Laboratórium budúcnosti: Kolaboratívny robot v automatickej analýze ropných produktov

Analýza rôznych parametrov v ropných produktoch je jednou z najčastejších požiadaviek v zmluvných laboratóriách alebo laboratóriách kontroly kvality. Automatizácia si v poslednom desaťročí získala popularitu vďaka vysokému počtu požadovaných analýz spolu s používaním agresívnych rozpúšťadiel a činidiel. K dispozícii sú kombinované automatizované systémy, ktoré však stále vyžadujú, aby operátori vykonali veľa manuálnych krokov. Tento blogový článok uvádza príklad automatizovaného systému, ktorý presahuje štandardnú atomatizáciu a ponúka používateľom úplnú analýzu od začiatku do konca bez potreby manuálnych úkonov oprerátora.

Výhody automatizácie chemickej analýzy

Pri prechode z jednoduchého laboratórneho systému na plne automatizovaný systém môžete získať mnoho výhod. Ich rýchle zhrnutie je možné urobiť na príklade aplikácií stanovenia celkového čísla kyslosti (TAN) a celkového čísla zásaditosti (TBN) v ropných produktoch.

Na stanovenie TAN a TBN v olejoch sa používajú agresívne rozpúšťadlá a titranty. Automatizácia všetkých krokov, ktoré zahŕňajú manipuláciu s týmito činidlami, vedie k oveľa bezpečnejšiemu pracovnému prostrediu pre laboratórnych technikov, pretože eliminuje kontakt s chemikáliami a ich výparmi.

Automatizovaná manipulácia s kvapalinami pri pridávaní rozpúšťadla alebo titrantu má priamy vplyv na kvalitu výsledkov. To platí najmä pre analýzu TAN/TBN. Presné pridanie rozpúšťadla je rozhodujúce, pretože rozpúšťadlo môže mať slepý pokus, ktorý skresľuje výsledok, ak sa pri analýze nezoberie do úvahy. Automatizáciou tohto kroku je zaručené, že každé pridávanie sa vykonáva presne tým istým dosledovateľným spôsobom.

Automatizácia čo najväčšieho počtu analytických krokov pomáha personálu laboratória mnohými spôsobmi. To vedie k presnejším a precíznejším výsledkom a šetrí množstvo času, pretože systém môže bežať bez dozoru 24 hodín denne s nepretržitým prijímaním nových vzoriek. Menej chýb navyše znamená zníženie počtu vzoriek, ktoré je potrebné opakovať, vďaka čomu je pracovný postup ešte efektívnejší.

Prečítajte si náš súvisiaci článok na blogu, kde sa dozviete o výhodách automatických titračných analýz..

Prečo uvažovať o automatizácii – dokonca aj pri jednoduchých titráciách

O krok ďalej s robotikou

Automatizácia riedenia vzoriek, stanovenia, vyhodnotenia a čistenia/kondiciovania elektród už pomáha mnohým zmluvným laboratóriám a QC laboratóriám udržiavať vysokú úroveň efektívnosti. Stále je však čo zlepšovať. Automatizácia celého pracovného postupu – od okamihu, keď sa uzavretá nádobka so vzorkou vloží do systému až po vyhodnotenie výsledkov a čistenie – je len ďalším logickým krokom.

Systém poskytnutý spoločnosťou KA Industrial Engineering Pte Ltd spolu so spoločnosťou Metrohm je robotický systém využívajúci kolaboratívneho univerzálneho robota v kombinácii so známym robotom OMNIS Sample Robot na kompletne automatickú analýzy TAN a TBN (obrázok 1). Celý systém je riadený softvérom OMNIS.

Obrázok 1. Plne automatizovaná analýza TAN a TBN v petrochemických produktoch je možná pomocou tohto robotického systému od KA Industrial Engineering Pte Ltd a spoločnosti Metrohm.

Akonáhle je vzorka vložená do systému, robotické rameno vykoná rôzne kroky prípravy vzorky. Toto rameno je vybavené niekoľkými nástrojmi na zvládanie rôznych a zvyčajne únavných manuálnych úloh.

Robotizovaná, plne automatická analýza TAN a TBN v petrochemických vzorkách

Robotizovaný analytický systém znázornený na obrázku 1 je navrhnutý ako úplne autonómny – šetrí čas, zvyšuje priepustnosť vzoriek, znižuje námahu a zlepšuje bezpečnosť každodenných operácií v kontrolných laboratóriách alebo v zmluvných laboratóriách..

Automatizovaný pracovný postup pozostáva z nasledujúcich krokov:

Vialka so vzorkou sa vyberie a identifikuje sa pomocou čiarového kódu.
Vialka sa umiestni na vortexovú trepačku, aby sa homogenizovala predtým, ako sa odoberie reprezentatívna vzorka.
Uzáver vialky so vzorkou sa odstráni, zatiaľ čo robotické rameno umiestni na váhy čistú titračnú bádobku a odoberie čerstvú pipetovaciu špičku, aby sa zabránilo akejkoľvek krížovej kontaminácii.
Vzorka sa odsaje, zatiaľ čo sa váhy tárujú, aby sa pripravili na meranie pridavanej vzorky do nádobky.
Hmotnosť vzorky sa automaticky prenesie do softvéru OMNIS, ktorý riadi kompletnú zostavu.
Vialka zo vzorkou sa uzavrie a vráti do pôvodnej pozície.
Nádobka so vzorkou sa prenesie do OMNIS Sample Robot, kde na jednej z dostupných pracovných staníc prebieha potenciometrická titrácia.
Pred titráciou sa titračné zariadenie vyčistí a senzory sa predkondicionujú, aby sa zaručili optimálne výsledky.
Po vložení nádoky so vzorku do pracovnej stanice sa automaticky pridá rozpúšťadlo, aby sa znížil kontakt s agresívnymi chemickými činidlami.
Po dokončení titrácie sa nádobky automaticky vyprázdni a zariadenie sa vyčistí.
Výsledky sa vypočítajú a prenesú do pripojeného systému LIMS.

Stanovenie titra, slepého pokusu, ako aj kalibráciu senzora a kontrolné vzorky možno v prípade potreby jednoducho pridať do pracovného postupu. Softvér OMNIS ovládajúci zostavu ponúka všetko pre udržanie chodu systému a okamžité informovanie operátora v prípade prekročenia limitov.

Vzhľadom na to, že oba roboty pracujú synchronizovane, ďalšie vzorky sú už pripravovené, zatiaľ čo predchádzajúce sú analyzované, to zaručuje konštantne vysoký výkon. Prezentovaný systém na obrázku 1 pracuje s dvoma paralelnými pracovnými stanicami. To možno jednoducho rozšíriťna systém, ktorý zvládne až štyri pracovné stanice s rovnakými alebo dokonca rôznymi aplikáciami.

Tento robotický systém z vyvinutý z partnerstva Metrohm a KA Industrial Engineering Pte Ltd ponúka úplne dosledovateľný pracovný postup, ktorý zahŕňa mnoho bezpečnostných prvkov. Pre vysoko výkonnú úplne automatizovanú analýzu vzoriek s minimálnym kontaktom s agresívnymi činidlami je tento robotický systém optimálnou voľbou..

Raz vidieť je lepšie ako veľa čítať – pozrite si video nižšie a uvidíte ďalší krok v robotickej automatizácii chemickej analýzy..

Záver

Po mnohých rokoch navrhovania "jednoduchej" automatizácie pre všetky analytické techniky, ktoré Metrohm ponúka, sme sa posunuli o krok ďalej vo vývoji laboratórnej robotiky. Teraz je možné ponúknuť systémy, ktoré dokážu kompletne zvládnuť celý pracovný postup vrátane prípravy a analýzy vzorky. Popisovaný systém je len jedným príkladom takéhoto prístupu k robotickej analýze TAN a TBN v petrochemických produktoch..