Laboratorio del futuro: analisi robotica automatizzata dei prodotti petroliferi

1 apr 2024

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L'analisi di vari parametri nei prodotti petroliferi è una delle richieste più frequenti nei laboratori conto terzi o di controllo qualità. L'automazione ha guadagnato popolarità nell'ultimo decennio a causa dell'elevato numero di test richiesti insieme all'uso di solventi e reagenti aggressivi. Sono disponibili sistemi combinati automatizzati da banco, ma richiedono ancora agli operatori di eseguire molti passaggi manuali. Questo articolo del blog fornisce un esempio di un sistema automatizzato che va oltre il banco di lavoro, offrendo agli utenti un'analisi totale a mani libere dall'inizio alla fine.

Vantaggi dell'automazione dell'analisi chimica

Ci sono molti vantaggi che si ottengono passando da una configurazione di laboratorio autonoma a un sistema completamente automatizzato. Un breve riepilogo di questi può essere fatto utilizzando l'esempio applicativo dell'analisi del numero di acidità totale (TAN) e del numero di base totale (TBN) nei prodotti petroliferi.

Per la determinazione del TAN e del TBN negli oli è necessario utilizzare solventi e titolanti aggressivi. L'automazione di tutte le fasi che includono la gestione di questi reagenti si traduce in un ambiente di lavoro molto più sicuro per i tecnici di laboratorio eliminando l'esposizione alle sostanze chimiche e ai relativi vapori.

La gestione automatizzata dei liquidi per l'aggiunta del solvente o del titolante ha un impatto diretto sulla qualità dei risultati. Ciò è particolarmente vero per l'analisi TAN/TBN. L'aggiunta precisa del solvente è fondamentale, poiché il solvente può impartire un valore del bianco che falsifica il risultato se non preso in considerazione durante l'analisi. Automatizzando questa fase, si garantisce che ogni aggiunta venga eseguita esattamente nello stesso modo tracciabile.

L'aggiunta del maggior numero possibile di passaggi di analisi alla procedura automatica aiuta il personale di laboratorio in molti modi. Ciò porta a risultati più accurati e precisi e consente di risparmiare una notevole quantità di tempo poiché il sistema può funzionare senza supervisione 24 ore su 24 con un carico continuo di campioni. Inoltre, un minor numero di errori significa una riduzione dei campioni che devono essere ripetuti, rendendo il flusso di lavoro ancora più efficiente.

Leggi il nostro articolo sul blog correlato per conoscere i vantaggi dell'automazione delle analisi di titolazione.

Perchè l'automazione - anche per titolazioni semplici

Un ulteriore passo avanti con la robotica

L'automazione delle operazioni di diluizione, analisi, valutazione e pulizia/condizionamento degli elettrodi aiuta già molti laboratori a contratto e di controllo qualità a mantenere un elevato livello di efficienza. Tuttavia, c’è ancora spazio per ulteriori miglioramenti. Automatizzare l'intero flusso di lavoro, dal momento in cui la fiala chiusa del campione viene introdotta nel sistema fino alla valutazione e alla pulizia dei risultati, è il passo logico successivo.

Il sistema fornito da KA Industrial Engineering Pte Ltd con Metrohm è una configurazione robotica che utilizza un Universal Robot collaborativo in combinazione con il noto OMNIS Sample Robot per automatizzare completamente l'analisi di TAN e TBN (Figura 1). L'intero sistema è controllato dal software OMNIS.

Once the sample is introduced to the system, the robotic arm performs various sample preparation steps. This arm is equipped with several tools to manage the different, and usually tiresome, manual tasks.

Analisi robotica completamente automatizzata di TAN e TBN in campioni petrolchimici

Il sistema di analisi robotica mostrato nella Figura 1 è progettato per la completa autonomia: consente di risparmiare tempo, aumentare la produttività dei campioni, ridurre lo sforzo e migliorare la sicurezza delle operazioni quotidiane nei laboratori di controllo qualità o a contratto.

Il flusso di lavoro automatizzato è costituito dai seguenti passaggi:

La fiala del campione viene prelevata e identificata dal relativo codice a barre.
La fiala viene posizionata su un agitatore vortex per omogeneizzarla prima di prelevare un campione rappresentativo.
Il tappo della fiala del campione viene rimosso mentre il braccio robotico posiziona un bicchiere di titolazione pulito sulla bilancia e preleva un puntale di pipetta nuovo per evitare qualsiasi contaminazione incrociata.
Il campione viene aspirato mentre la bilancia viene tarata per prepararsi alla misurazione del campione aggiunto nel bicchiere.
Il peso del campione viene automaticamente trasferito al software OMNIS che controlla l'intera configurazione.
La fiala viene chiusa e rimessa nella sua posizione originale.
Il becher con il campione viene trasferito all'OMNIS Sample Robot dove avviene la titolazione potenziometrica in una delle stazioni di lavoro disponibili.
Prima che abbia luogo la titolazione, l'apparecchiatura di titolazione viene pulita e i sensori vengono precondizionati per garantire risultati ottimali.
Una volta montato il contenitore per campioni nella stazione di lavoro, il solvente viene aggiunto automaticamente per ridurre il contatto con reagenti chimici aggressivi.
Una volta completata la titolazione, il bicchiere viene automaticamente svuotato e l'attrezzatura pulita.
I risultati vengono calcolati e trasferiti al sistema LIMS collegato.

Se lo si desidera, è possibile aggiungere facilmente al flusso di lavoro la determinazione del titolo e del bianco, nonché la calibrazione del sensore e i campioni di controllo. Il software OMNIS che controlla il setup offre tutto per mantenere il sistema in funzione e per informare immediatamente l'operatore in caso di superamento dei limiti.

Poiché entrambi i robot lavorano in sincronia, i campioni successivi sono già preparati mentre vengono determinati quelli precedenti, garantendo una produttività elevata e costante. Il sistema presentato nella Figura 1 funziona con due postazioni di lavoro parallele. Questo può essere facilmente aggiornato a un sistema in grado di gestire fino a quattro workstation che eseguono le stesse applicazioni o addirittura diverse.

Questo sistema robotico nato dalla partnership tra Metrohm e KA Industrial Engineering Pte Ltd offre un flusso di lavoro completamente tracciabile che include molte funzionalità di sicurezza. Per analisi dei campioni completamente automatizzate ad alta produttività e un contatto minimo con reagenti aggressivi, questo sistema robotico è la scelta ottimale.

Provare per credere: guarda il video qui sotto per vedere il passo successivo nell'automazione robotica delle analisi chimiche.

Conclusione

Dopo aver proposto per molti anni l'automazione da banco per tutte le tecniche di analisi offerte da Metrohm, abbiamo fatto un passo avanti nello sviluppo della robotica di laboratorio. Ora è possibile offrire sistemi in grado di gestire completamente l'intero flusso di lavoro, compresa la preparazione e la determinazione dei campioni. Il sistema discusso è solo un esempio di tale approccio per l'analisi robotica di TAN e TBN nei prodotti petroliferi.