未来的实验室：石油产品全自动分析平台
2024年4月1日
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对石油产品中的各项参数进行分析，是检测实验室或质量控制实验室常见的检测需求之一。在过去的十年间，由于检测需求量大，且检测过程需使用有害溶剂与试剂，自动化技术的应用愈发普及。目前已有多模块集成式台式自动化系统投入使用，但仍需操作人员执行多项人工操作步骤。本文将介绍一款突破台式系统局限的自动化分析系统，可以为用户提供从检测开始到结束的全流程无人值守分析方案。
自动化分析的优势
从独立的实验室设备升级为全自动分析平台有很多优势。以石油产品总酸值（TAN）和总碱值（TBN）的分析为例，我们可以对这些优势进行快速总结。
测定油品中的总酸值（TAN）和总碱值（TBN）需要使用危害性的溶剂和滴定剂。将涉及这些试剂的操作步骤自动化，可避免实验技术人员接触相关化学品及其挥发气体，从而大幅提升实验室的操作安全级别。
自动液体处理系统用于对结果有直接影响的溶剂或滴定剂的添加，这在TAN/TBN的分析中尤为重要。精.确添加溶剂至关重要，若分析过程中未对溶剂本身带来的空白值加以考量，该空白值将会导致检测结果失真。通过自动化操作这一步骤，可确保每次添加均以相同且可追溯的方式进行。
在自动化流程中包含尽可能多的分析步骤，可以为实验室人员带来多重好处。不仅可以提升检测结果的准确性和精密度，还能节省大量时间，因为自动化系统可在无人值守的情况下连续检测样品。此外，自动化系统还会减少人为误差，减少复测数量，进而使整个工作流程的效率得到进一步提升。
阅读我们的相关博客文章，了解自滴定分析自动化技术的应用优势。
迈向自动化技术的更高阶段
样品稀释、分析、结果评估以及电极清洗 / 调节的自动化，已帮助许多检测实验室与质量控制实验室维持了较高的工作效率。但这一模式仍存在进一步优化的空间。将完整工作流程实现自动化 — 从密封样品瓶被送入系统开始，到结果判定与系统清洗结束 — 是下一步升级方向。
KA Industrial Engineering Pte Ltd与瑞士万通联合打造了一套系统，采用机器人化配置，将协作式通用机械臂与OMNIS机器人样品处理器相结合，实现TAN和TBN分析的全自动分析（图1），此系统由OMNIS软件统一控制。
样品进入系统后，机械臂将会执行多种样品制备步骤。该机械臂装配了多种工具，用于处理各类繁复且通常需人工手动完成的操作任务。
石油产品的机器人自动化分析
图 1 所示的这款机器人分析系统，具备全流程自主运行的设计特性，能够帮助质量控制实验室或检测实验室节省时间、提高样品检测通量、减少人力投入，同时提升日常操作的安全性。
自动工作流程包括以下步骤：
- 机械臂抓取样品瓶，并通过瓶身条形码完成样品识别。
- 将样品瓶置于涡旋振荡器上进行均质化处理，随后取样制备代表性试样。
- 机械臂旋开样品瓶瓶盖，同时将洁净的滴定杯放置于天平上，更换全新的移液器吸头，避免产生交叉污染。
- 天平完成归零操作后，移取样品至滴定杯中，同步完成样品的称量。
- 样品重量数据自动传输至控制整套系统的OMNIS软件。
- 样品瓶重新加盖密封，并放回初始位置。
- 装有样品的滴定杯被转移至OMNIS样品机器人中，在其中一个可用工作位进行电位滴定。
- 滴定开始前，系统会对滴定设备进行清洗，对电极进行预处理，以确保获得最佳结果。
- 样品转移至工作站后，溶剂会自动添加，减少人员与危害性化学试剂的接触
- 滴定完成后，烧杯自动排空，相关设备自动进行清洗。
- 检测结果经自动计算后，传输至连接的实验室信息管理系统（LIMS）。
如有需要，还可以在工作流程中轻松添加滴定度测定、空白测定以及电极校准和验证样品等步骤。控制整套系统的 OMNIS 软件可以提供全套维护功能，确保系统持续运行，并在超出限值时立即通知操作人员。
机械臂和机器人进样器协同工作，可在当前样品检测的同时，同步开展后续样品的制备工作，以此保障系统始终维持高检测通量。图 1 所示的系统配备双平行工作站，该配置可轻松升级为最多支持四个工作站的系统，且各工作站可执行相同或不同的检测任务。
这款由瑞士万通与 KA Industrial Engineering Pte Ltd联合研发的全自动检测平台，具有完全可追溯的工作流程，且集成多项安全保障功能。对于追求高通量全自动样品分析，同时希望尽量减少与危害性试剂接触的应用场景而言，该检测平台是最优选择。
百闻不如一见 — 观看下方视频，了解化学分析全自动分析平台的进展。
总结
多年来，瑞士万通始终为客户提供分析技术的自动化解决方案，如今更进一步，迈向实验室全自动分析平台技术领域。目前，我们可以提供整个工作流程的自动化系统，涵盖样品前处理与检测分析全环节。本文所探讨的系统，正是这类机器人系统在石油产品总酸值（TAN）与总碱值（TBN）分析中的典型应用实例。
