Automatizované dávkovanie kvapalín: kľúč k presným a reprodukovateľným výsledkom

20. 5. 2024

Produkt

Dávkovanie kvapalí je jednou z najdôležitejších (ale namáhavých) úloh v analytickom laboratóriu. Analytické výsledky sú však presné a reprodukovateľné len pri použití presného objemu vzorky, rozpúšťadla, činidla, titrantu alebo pomocného roztoku. S každou ručne pripravenou vzorkou alebo roztokom sa zvyšuje riziko nesprávnych výsledkov. Tento blogový článok pojednáva o mnohých výhodách automatizácie krokov narábania s kvapalinami.

Aké vybavenie je potrebné na automatizované narábanie s kvapalinami?

Hlavným konceptom narábania s kvapalinou je presné a úplné prepravenie roztoku alebo činidla z jedného miesta na druhé. Na rozdiel od manipulácie s kvapalinami, napr. s odmernými valcami, sklenenými byretami alebo pipetami, automatizované narábanie s kvapalinami využíva na tieto úlohy motorvé priestové byrety..

Motorom poháňaná priestová byreta firmy Metrohm sa skladá z troch hlavných častí: piestu, valca a pohonu (obrázok 1). Vo vnútri byrety je piest, ktorý je namontovaný vo valci. Piest je spojený s vretenom motorizovaného pohonu, ktorý pohybuje piestom vo valci nahor a nadol.

Illustrative cross-section of a piston-driven buret from Metrohm. Arrows indicate the three major parts: the piston, cylinder, and dosing drive.

Obrázok 1. Ilustračný rez piestom poháňanou byretou firmy Metrohm.

V závislosti od použitého dávkovacieho zariadenia je možné pohon namontovať podľa obrázku 1 alebo otočiť o 180°. V tu zobrazenom príklade môže byť kvapalina nasávaná cez otvor IN, keď piest klesá. Naopak, kvapalina sa dávkuje cez otvor OUT, keď piest stúpa. Na prepínanie medzi týmito polohami sa používa ventilový disk.

Metrohm 807 Dosing Units come in various sizes from 2 mL up to 50 mL.

Obrázok 2. Metrohm 807 Dosing Units sa vyrába v rôznych objemoch od 2 ml až do 50 ml.

Flexibilita dávkovacích zariadení

Metrohm ponúka dávkovacie zariadenia, ktoré používajú rôzne byretové jednotky. Byrety Metrohmy, napríklad model 807 Dosing Unit, sa dodávajú v rôznych veľkostiach od 2 ml do 50 ml (obrázok 2).

V závislosti od aplikácie sa používajú materiály, ktoré najlepšie vyhovujú konkrétnej úlohe. Sklenené valce (obrázok 2) sa používajú na bežné narábanie s kvapalinami, zatiaľ čo ETFE 807 Dosing Unit (obrázok 3) sa používajú na agresívnejšie chemikálie, napr. na dávkovanie silných alkalických činidiel alebo kyseliny fluorovodíkovej (HF).

Example of an 807 Dosing Unit ETFE (5 mL) used for dosing aggressive chemicals like hydrofluoric acid.

Obrázok 3. Príklad 807 Dosing Unit ETFE (5 mL) sa používa na dávkovanie agresívnych chemikálií, ako je kyselina fluorovodíková.

Flexibilita ovládania znamená, že tieto byrety možno použiť na rôzne úlohy pri manipulácii s kvapalinami, napr. na pridávanie titračných činidiel alebo pomocných roztokov, pipetovanie, riedenie, prípravu vzoriek a mnohé ďalšie. Táto flexibilita umožňuje použitie automatizovanej manipulácie s kvapalinami v mnohých rôznych aplikáciách, ako je meranie vzorky, príprava vzorky, riedenie a pridávanie štandardov pre analytické techniky, ako je titrácia alebo iónová chromatografia (IC).

Je veľmi užitočné pracovať s automatizovanými zariadeniami na manipuláciu s kvapalinami vo všetkých druhoch priemyselných odvetví, ako je farmaceutický priemysel, petrochemická rafinácia, chemická výroba, analýza životného prostredia a ďalšie. Kedykoľvek je potrebné použiť presne známe množstvo kvapaliny, automatizácia tejto práce je nevyhnutnosťou pre čo najpresnejšie a najspoľahlivejšie výsledky.

Prečítajte si náš blogový príspevok, kde sa dozviete viac o automatizovaných riešeniach na manipuláciu s kvapalinami pre petrochemický priemysel..

Lab of the future: Automated robotic analysis of petroleum products

846 Dosing Interface

2.846.0010

USB-capable control unit for connecting a maximum of four 800 Dosinos or 805 Dosimats for dosing and Liquid Handling tasks. A Touch Control or the connection to a PC with OMNIS Software, tiamo™, MagIC Net, viva, or 797 VA Computrace is required for operation.

800 Dosino (cable: 1.5 m)

2.800.0010

The 800 Dosino is a drive with write/read hardware for intelligent dosing units. With permanently attached cable (length 1.5 m).

807 Dosing Unit 20 mL

6.3032.220

807 Dosing Unit with integrated data chip with 20 mL glass cylinder and light protection, mountable to a reagent bottle with ISO/DIN GL 45 glass thread. FEP tubing connection, antidiffusion tip.

2 / 3

Read our blog post to learn more about automated liquid handling solutions for the petrochemical industry.

Lab of the future: Automated robotic analysis of petroleum products

Výhody použitia automatizovanej manipulácie s kvapalinami

Automatizácia úloh pri manipulácii s kvapalinami môže výrazne zlepšiť vašu každodennú laboratórnu rutinu. Nasledujúce výhody získate, keď automatizujete postupy ručnej manipulácie s kvapalinami.

Úlohy pri manipulácii s kvapalinami sú vykonávané rýchlejšie alebo dokonca úplne automaticky, čo vám umožňuje sústrediť sa na iné náročnejšie úlohy. Napríklad eluent je možné pripraviť automaticky stlačením tlačidla alebo dokonca celú sériu titrácií spracovať cez noc bez potreby laboratórneho personálu.

Although there is an initial investment when purchasing automated liquid handling systems, costs can be recovered quickly. This is achieved through more efficient use of manpower, overcoming repeated experiments due to errors, and by preventing product rejects. Additionally, the intelligent burets help avoid using the wrong solutions by giving a warning before the experiment starts.

Eco Dosimat

2.1007.0010

The Eco Dosimat is a dispensing unit with built-in magnetic stirrer and touch display for universal use.Increase your efficiency and precision for classic laboratory tasks such as the precise dosing of any volume.; manual titrations.; the preparation of ion standards.; controlled dosing with specified dosing rate.; A report in accordance with GLP can be stored as a PDF or printed out for all of the activities listed.Including push-button cable for manual titration and dispensing control.Freely selectable cylinder unit with 5, 10, 20, and 50 mL.

Cylinder unit Eco 20 mL

6.03002.220

Cylinder unit 20 mL for Eco Dosimat / Eco Titrator. Without dosing tubing and antidiffusion tip.

2 / 2

How can you save money by using automated titration systems? Read our blog post to find out more.

Save money by using automated titration systems

Hoci pri nákupe automatizovaných systémov na manipuláciu s kvapalinami existuje počiatočná investícia, náklady sa môžu rýchlo vrátiť. Dosahuje sa to efektívnejším využívaním pracovnej sily, zamedzením opakovania experimentov v dôsledku chýb a predchádzaním nevyhovujúcim produktom. Inteligentné byrety navyše pomáhajú vyhnúť sa použitiu nesprávnych roztokov tým, že oznámia upozernie pred začatím experimentu.

Ako môžete ušetriť peniaze používaním automatizovaných titračných systémov? Prečítajte si náš blogový príspevok a dozviete sa viac.

Save money by using automated titration systems

Nájsť nový, dobre vyškolený laboratórny personál môže byť ťažšie ako nákup iného zariadenia. Ručné pipetovanie a dávkovanie je tiež potrebné nacvičiť a používateľ by si mal vytvoriť detialné postup, aby sa dosiahli dobré výsledky. Automatizované systémy na manipuláciu s kvapalinami však možno ľahko prispôsobiť rôznym požiadavkám..

Brown shoes making decision at the cross road - safety or risk

Automatizácia krokov manipulácie s kvapalinami umožňuje bezpečnejšie zaobchádzanie s potenciálne nebezpečnými alebo toxickými látkami, pretože priamy kontakt s týmito látkami je minimalizovaný. Roztok sa pridá do fľaše, ku ktorej je pripojené dávkovacie zariadenie. Keď je potrebné roztok, používateľovi stačí stlačiť tlačidlo.

Whether the dosing device is used for the addition of titrant, reagent preparation, or accurate aspiration of a sample solution, it has a direct impact on the analysis results. This is mainly due to the much smaller dosing steps that can be made with an electronic piston-driven buret in comparison to other manual technology that can only provide the solution dropwise.

The pharmaceutical definition of a drop is equivalent to approximately 50 µL. This volume sounds quite small, but it is actually 6000 times greater than the smallest possible dosing steps (0.008 µL) achievable with a modern electronic buret.

Dosino Module (cable 0.75 m)

2.1042.0010

The Dosino Module is a high-precision drive for the space-saving extension of an OMNIS titration system to include an additional intelligent buret for titrations, dosings, and other liquid handling tasks. With permanently attached cable (length 0.75 m).

807 Dosing Unit 20 mL

6.3032.220

807 Dosing Unit with integrated data chip with 20 mL glass cylinder and light protection, mountable to a reagent bottle with ISO/DIN GL 45 glass thread. FEP tubing connection, antidiffusion tip.

2 / 2

Additionally, the results from using standard glass burets and measuring cylinders for manual liquid handling tasks are highly dependent on the person reading the volume and handling the equipment. With an electronic buret, the volume is measured automatically and the result is displayed digitally. This ensures a high degree of objectivity for the results.

Learn more about the main error sources from liquid handling practices during manual titration in our related blog post.

Why your titration results aren’t reproducible: The main error sources in manual titration

Či už sa dávkovacie zariadenie používa na pridávanie titrantu, prípravu činidla alebo presné nasávanie roztoku vzorky, má to priamy vplyv na výsledky analýzy. Je to spôsobené najmä oveľa menšími krokmi dávkovania, ktoré je možné vykonať pomocou motorovej prietovej byrety v porovnaní s inou manuálnou technológiou, ktorá môže dávkovať roztok iba po kvapkách.

Farmaceutická definícia kvapka zodpovedá približne 50 µl. Tento objem znie dosť malý, ale v skutočnosti je 2500-krát väčší ako najmenšie možné dávkovacie kroky (0,02 µL), ktoré je možné dosiahnuť pomocou modernej elektronickej byrety.

Okrem toho výsledky pri použití štandardných sklenených byret a odmerných valcov pri úlohách ručnej manipulácie s kvapalinami veľmi závisia od osoby, ktorá odčíta objem a manipuluje so zariadením. S motorovou byretou sa objem meria automaticky a výsledok sa zobrazuje digitálne. To zaručuje vysoký stupeň objektivity výsledkov.

Viac informácií o hlavných zdrojoch chýb z postupov manipulácie s kvapalinami počas manuálnej titrácie nájdete v našom súvisiacom blogovom príspevku.

Why your titration results aren’t reproducible: The main error sources in manual titration

Opakovateľnosť sa zlepšuje spolu s počtom automatizovaných krokov v postupe manipulácie s kvapalinou. Automatická byreta totiž dávkuje vždy rovnaký objem, takže striedanie zmeny alebo iná personálna zmena nemá na tento proces vplyv.

Keďže tieto byrety spĺňajú požiadavky normy ISO 8655-3 ich výkon môže byť preukázaný a certifikovaný testami dávkovania, ktoré vykonáva servisný technik Metrohm. Tieto testy by sa mali vykonávať pravidelne, aby sa skontrolovala kvalita skleneného valca a piestu. Tieto dve časti sú spotrebným materiálom, ktorý sa musí príležitostne vymieňať v závislosti od frekvencie ich používania a od dávkovaných činidiel.

Using automated liquid handling enables more precise documentation through tracking of all dosing steps. This is particularly important in regulated industries such as pharmaceuticals, biotechnology, and for food and beverage manufacturing. Through automatic data acquisition of e.g., reagents used, volumes, time, and other relevant parameters, a complete record of the experiment is obtained. Overall, this helps to improve data integrity, fulfill compliance requirements, and increase the efficiency of laboratory processes.

The majority of Metrohm burets have a chip implemented that saves all information about the solution, its titer, the validity, and expiry date, to ensure the experiment will only be carried out with the correct solutions and conditions.

OMNIS Dosing Module with magnetic stirrer

2.1003.0110

Dosing module with magnetic stirrer for connection to an OMNIS Titrator for extending the system to include an additional titration stand and a buret for titration/dosing. Freely selectable cylinder unit with 5, 10, 20 or 50 mL.

Cylinder unit OMNIS special, 20 mL

6.03004.220

Intelligent 20 mL cylinder unit for one OMNIS Titrator, Titration Module or Dosing Module. This cylinder unit is especially recommended for the following solutions:Aqueous alkaline solutions; Titrant 5; Silver nitrate solutions; Nonaqueous alkaline solutions; Permanganate solutions; EDTA solutions; Includes dosing tubing and antidiffusion tip.

2 / 2

Použitie automatizovanej manipulácie s kvapalinou umožňuje presnejšiu dokumentáciu prostredníctvom sledovania všetkých krokov dávkovania. Toto je obzvlášť dôležité v regulovaných odvetviach, ako je farmaceutický priemysel, biotechnológia a výroba potravín a nápojov. Prostredníctvom automatického získavania údajov, napr. použitých činidiel, objemov, času a iných relevantných parametrov, sa získa úplný záznam experimentu. Celkovo to pomáha zlepšiť integritu údajov, splniť požiadavky zhody a zvýšiť efektivitu laboratórnych procesov.

Väčšina byret Metrohm má implementovaný čip, ktorý ukladá všetky informácie o roztoku, jeho titri, platnosti a dátume exspirácie, aby sa zabezpečilo, že experiment bude vykonaný len so správnymi roztokmi a podmienkami.

Záver

Ak vo svojom laboratóriu stále manuálne pracujete s pipetami, sklenenými byretami a inými druhmi odmerných valcov, je čas zvážiť automatizáciu procesov manipulácie s kvapalinami. V súčasnosti elektronické byrety dokážu oveľa viac, než len prenášať kvapalinu z jedného miesta na druhé. Presné, precízne, nákladovo efektívne pridávanie tekutín a príprava vzoriek sú len niektoré z výhod prechodu na používanie automatizovanej manipulácie s kvapalinami v laboratóriu.