Laboratorium przyszłości: Zautomatyzowana, zrobotyzowana analiza produktów naftowych

1 kwi 2024

Artykuł

Analiza różnych parametrów produktów ropopochodnych jest jednym z najczęstszych wymagań w laboratoriach zajmujących się kontrolą jakości. Automatyzacja zyskała popularność w ostatniej dekadzie ze względu na dużą liczbę wymaganych testów oraz stosowanie agresywnych rozpuszczalników i odczynników. Dostępne są zautomatyzowane systemy stacjonarne, ale nadal wymagają one od operatorów wykonywania wielu czynności ręcznie. Ten artykuł na blogu przedstawia przykład zautomatyzowanego systemu, który wykracza poza stół laboratoryjny, oferując użytkownikom całkowicie bezobsługową analizę od początku do końca.

Korzyści z automatyzacji analiz chemicznych

Przejście z samodzielnej konfiguracji laboratoryjnej na w pełni zautomatyzowany system może przynieść wiele korzyści. Można je szybko podsumować na przykładzie analizy całkowitej liczby kwasowej (TAN) i całkowitej liczby zasadowej (TBN) w produktach ropopochodnych.

Do oznaczania TAN i TBN w olejach należy stosować agresywne rozpuszczalniki i titranty. Automatyzacja wszystkich etapów, które obejmują obsługę tych odczynników, zapewnia znacznie bezpieczniejsze środowisko pracy dla techników laboratoryjnych, eliminując narażenie na chemikalia i ich opary.

Two researchers in laboratory examine golden liquid in test tube. Laboratory diagnostics concept

Zautomatyzowana obsługa cieczy w celu dodania rozpuszczalnika lub titranta ma bezpośredni wpływ na jakość wyników. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku analizy TAN/TBN. Precyzyjne dodawanie rozpuszczalnika ma kluczowe znaczenie, ponieważ rozpuszczalnik może nadać wartość ślepej próby, która fałszuje wynik, jeśli nie zostanie uwzględniona podczas analizy. Automatyzacja tego etapu gwarantuje, że każde dodanie jest przeprowadzane w dokładnie taki sam, identyfikowalny sposób.

Dodanie jak największej liczby etapów analizy do automatycznej procedury pomaga personelowi laboratorium na wiele sposobów. Prowadzi to do bardziej dokładnych i precyzyjnych wyników oraz pozwala zaoszczędzić znaczną ilość czasu, ponieważ system może działać bez nadzoru przez całą dobę przy ciągłym obciążeniu próbkami. Co więcej, mniejsza liczba błędów oznacza zmniejszenie liczby próbek, które należy powtórzyć, dzięki czemu przepływ pracy jest jeszcze bardziej wydajny.

Przeczytaj nasz powiązany artykuł na blogu, aby dowiedzieć się o korzyściach płynących z automatyzacji analiz miareczkowania.

Dlaczego warto rozważyć automatyzację - nawet w przypadku prostych miareczkowań?

O krok dalej z robotyką

Automatyzacja rozcieńczania próbek, analizy, oceny i czyszczenia/kondycjonowania elektrod już teraz pomaga wielu laboratoriom kontraktowym i laboratoriom kontroli jakości utrzymać wysoki poziom wydajności. Wciąż jest jednak miejsce na dalsze usprawnienia. Automatyzacja całego procesu - od momentu wprowadzenia zamkniętej fiolki z próbką do systemu po ocenę wyników i czyszczenie - jest kolejnym logicznym krokiem.

System dostarczony przez KA Industrial Engineering Pte Ltd wraz z Metrohm to zrobotyzowana konfiguracja wykorzystująca współpracującego robota uniwersalnego w połączeniu z dobrze znanym robotem do próbek OMNIS, aby całkowicie zautomatyzować analizę TAN i TBN (rysunek 1). Cały system jest kontrolowany przez oprogramowanie OMNIS.

Po wprowadzeniu próbki do systemu ramię robota wykonuje różne etapy przygotowania próbki. Ramię to jest wyposażone w kilka narzędzi do zarządzania różnymi, zwykle uciążliwymi, ręcznymi zadaniami.

W pełni zautomatyzowana, zrobotyzowana analiza TAN i TBN w próbkach petrochemicznych

Zrobotyzowany system analityczny pokazany na rysunku 1 został zaprojektowany z myślą o pełnej autonomii - oszczędzając czas, zwiększając przepustowość próbek, zmniejszając wysiłek i poprawiając bezpieczeństwo codziennych operacji w kontroli jakości lub laboratoriach kontraktowych.

Zautomatyzowany przepływ pracy składa się z następujących kroków:

Fiolka z próbką jest pobierana i identyfikowana na podstawie kodu kreskowego.
Fiolka jest umieszczana w wytrząsarce typu vortex w celu jej homogenizacji przed pobraniem reprezentatywnej próbki.
Korek fiolki z próbką jest zdejmowany, podczas gdy ramię robota umieszcza czystą zlewkę do miareczkowania na wadze i pobiera świeżą końcówkę pipety, aby uniknąć zanieczyszczenia krzyżowego.
Próbka jest zasysana, podczas gdy waga jest wytarowana, aby przygotować się do pomiaru próbki dodanej do zlewki.
Masa próbki jest automatycznie przesyłana do oprogramowania OMNIS, które kontroluje całą konfigurację.
Fiolka jest zamykana i umieszczana z powrotem w pierwotnym położeniu.
Zlewka z próbką jest przenoszona do robota OMNIS Sample Robot, gdzie odbywa się miareczkowanie potencjometryczne na jednej z dostępnych stacji roboczych.
Przed miareczkowaniem sprzęt do miareczkowania jest czyszczony, a czujniki są wstępnie kondycjonowane, aby zagwarantować optymalne wyniki.
Po zamontowaniu zlewki z próbką w stacji roboczej, rozpuszczalnik jest dodawany automatycznie, aby ograniczyć kontakt z agresywnymi odczynnikami chemicznymi.
Po zakończeniu miareczkowania zlewka jest automatycznie opróżniana, a sprzęt czyszczony.
Wyniki są obliczane i przesyłane do podłączonego systemu LIMS.

Oznaczanie miana i próby ślepej, a także kalibracja czujnika i próbki kontrolne mogą być łatwo dodane do przepływu pracy, jeśli jest to pożądane. Oprogramowanie OMNIS sterujące konfiguracją oferuje wszystko, aby system działał i natychmiast informował operatora w przypadku naruszenia limitów.

Dzięki zsynchronizowanej pracy obu robotów, kolejne próbki są przygotowywane już podczas określania poprzednich, co gwarantuje stałą wysoką przepustowość. System przedstawiony na rysunku 1 działa z dwoma równoległymi stacjami roboczymi. Można go łatwo rozbudować do systemu, który może obsługiwać do czterech stacji roboczych z tymi samymi lub nawet różnymi aplikacjami.

Ten zrobotyzowany system opracowany przez Metrohm i KA Industrial Engineering Pte Ltd oferuje całkowicie identyfikowalny przepływ pracy, który obejmuje wiele funkcji bezpieczeństwa. Ten automatyczny system jest optymalnym wyborem do całkowicie zautomatyzowanej analizy próbek o wysokiej przepustowości i minimalnym kontakcie z agresywnymi odczynnikami.

Zobaczyć znaczy uwierzyć - obejrzyj poniższy film, aby zobaczyć kolejny krok w zrobotyzowanej automatyzacji analizy chemicznej.

Wnioski

Po wielu latach proponowania automatyzacji stanowisk laboratoryjnych dla wszystkich technik analitycznych oferowanych przez Metrohm, poszliśmy o krok dalej w kierunku rozwoju robotyki laboratoryjnej. Teraz możliwe jest oferowanie systemów, które mogą w pełni obsługiwać cały przepływ pracy, w tym przygotowanie i oznaczanie próbek. Omawiany system jest tylko jednym z przykładów takiego podejścia do zrobotyzowanej analizy TAN i TBN w produktach ropopochodnych.