Роботизовані аналізатори Skalar для автоматичного контролю рН/електропровідності та гранулометричного складу ґрунту

Стаття буде цікава керівникам і співробітникам комерційних агрохімічних лабораторій, а також агрохолдингів, які планують оснащувати власну лабораторію аналізу ґрунту. Щоб отримувати швидкі, точні, а головне – надійні результати.

Лінійка роботизованих аналізаторів SP2000 складається з різних по автоматизації моделей, кожна з яких має свої особливі переваги.

У даній статті розглянемо два автоматичних рішення від Skalar:

• Для визначення гранулометричного складу ґрунту згідно з ISO 11277
• Для визначення кислотності (рН) і електропровідності в зразках ґрунту

Також можете подивитись відео із записом відповідного вебінару.

Кілька слів про виробника

Skalar – голландська компанія, яка вже більше 50 років розробляє і виготовляє ряд високотехнологічних аналізаторів для автоматизації хімічного аналізу ґрунтів, рослин, добрив відповідно до стандартних методів аналізу ISO, DIN та ін.

Компанія була заснована в 1965 році як виробник лабораторного і промислового обладнання. На сьогоднішній день Skalar – це багатонаціональна організація з представництвами в усьому світі (80 країн), а компанія «ХІМЛАБОРРЕАКТИВ» є її офіційним і ексклюзивним дистриб'ютором на території України.

Система для визначення гранулометричного складу ґрунту SP2000

Глиниста фракція – найважливіший параметр якості ґрунту. Даний аналіз – досить трудомісткий процес, що складається з повторюваних однотипних кроків. Під час проведення аналізу використовується безліч лабораторних приладів і скляного посуду. Крім того, аналіз вимагає точного відліку часу і якісного відбору аліквот. На кожному етапі аналізу існує ймовірність припуститися помилки, що тягне за собою похибки в отриманих результатах.

Система SP2000 автоматизує гранулометричний аналіз ґрунту і виключає недоліки ручного методу.

Згідно з методом ISO 11277 аналіз виконується в три етапи:

1. Перший етап – зважування зразка і поділ на фракції. Даний етап виконується вручну за допомогою набору сит. Для подальшого аналізу використовують фракцію з розміром частинок менше 2 мм.
2. Другий етап – видалення органічної речовини внаслідок додавання пероксиду водню, видалення карбонатів внаслідок додавання 1 моль/л соляної кислоти з наступним кип'ятінням тестованих проб. Даний етап аналізу автоматизований розробкою аналізатора SP50.
3. Третій етап аналізу – це безпосередньо визначення глинистої фракції, часток із розміром від 2 до 63 мкм шляхом седиментації, він також автоматизований за допомогою роботизованого аналізатора SP2000.

Автоматизація видалення органічних речовин і карбонатів за допомогою моделі SP50

• Після зважування зразки поміщаються в хімічну склянку
• Хімічні склянки встановлюють в роботизований аналізатор SP50, у нижній частині якого розміщений нагрівальний-охолоджуючий елемент. На платформу стає 24 склянки об'ємом 800 мл
• За допомогою маніпулятора, на якому закріплена голка для додавання розчинів, автоматично до кожного зразка додається певна кількість води
• Хімічні склянки зі зразками нагріваються до тих пір, поки не буде досягнута точка кипіння. Контроль за цим процесом відбувається за допомогою окремого відсіку електроніки. Зразок кип'ятиться близько 30 хв.
• Під час нагрівання і кип'ятіння кожні кілька хвилин до кожного зразка додається через голку для перекису водню, розміщену на маніпуляторі, 5 мл перекису водню для видалення органічної речовини
• Після цього зразки охолоджуються
• Далі – той же процес, але тепер із додаванням розчину соляної кислоти для видалення карбонатів
• Під час всього процесу через певні інтервали додається вода, щоб уникнути надмірного кип'ятіння зразка (корпус аналізатора SP50 виготовляється з матеріалу, стійкого до впливу агресивних хімічних речовин)
• Після видалення карбонатів проби промиваються в автоматичному режимі

Опціонально можливо автоматизувати і наступний етап аналізу відповідності зі стандартом ISO – це додавання пірофосфату натрію.

Продуктивність аналізатора – до 120 зразків за одну восьмигодинний робочу зміну (для порівняння – для аналогічної обробки вручну потрібно кілька днів).

Третій етап аналізу – процедура седиментації, іншими словами, осадження, згідно ISO складається з переносу проб в мірні циліндри об'ємом 500 або 1000 мл, додавання пірофосфату натрію, доведення до мітки, гомогенізації зразка і відбору проби через строго заданий час, перенесення аліквот в чашки для випарювання. Всі перераховані процедури автоматизовані в системі SP2000. При підключенні до системи ваг також є можливість автоматично проводити і обробку кінцевих результатів аналізу.

Варто зауважити, що на точність даного етапу дуже сильно впливає глибина, із якою відбиратися аліквоти з кожного аналізованого зразка. Автоматична система SP2000 оснащена відкаліброваною голкою для відбору. Під час виробництва даної системи проводиться точне налаштування опускання голки в мірний циліндр. Згідно ISO відбір проб – на глибині 100 мм.

Крім того, цей етап аналізу особливо вимагає суворого дотримання часових інтервалів – завдання, з яким автоматизований аналізатор впорається краще за людину.

Досвід свідчить, що один оператор протягом робочого дня може проаналізувати не більше 36 зразків на один вид фракції за умови наявності всього необхідного обладнання, і якщо обчислення робити за допомогою комп'ютера.

Залежно від потреб лабораторії можливі конфігурації від 35 до 105 мірних циліндрів. Таким чином, протягом дня може бути проаналізовано понад 100 зразків згідно з ISO по 3 фракціях. Навіть за мінімальної комплектації SP2000 продуктивність лабораторії в п'ять разів більша, ніж при ручному методі визначення.

Детальне відео дивіться тут.

Отже, підбиваючи короткий підсумок по гранулометричному аналізу.

Аналізатор SP 50 дозволяє автоматизувати підготовку проб до гранулометричному аналізу, видаляючи з проб органічну речовину і карбонати, а аналізатор SP 2000 дозволяє автоматизувати процедуру седиментації для фракцій розміром від 63 до 2 мкм.

Роботизований аналізатор серії SP2000 для аналізу кислотності і електропровідності в зразках ґрунту

На доступність мінералів для рослини істотно впливає значення pH ґрунту. Кожна рослина має своє значення pH, за якого вона оптимально росте і плодоносить. рН є одним із найбільш загальних вимог показників щодо аналізу ґрунту. На основі отриманих результатів може бути підібраний відповідний метод для поліпшення властивостей ґрунту, і як результат – збільшення розмірів врожаю і зменшення витрат.

Другий показник, який варто відзначити – це електропровідність. Електропровідність – це показник кількості розчинених солей. Високі концентрації солі можуть знизити проростання насіння і уповільнити зростання рослин. Контроль даного показника також має велике значення для агрономів!

Незважаючи на те, що стандартна процедура вимірювання рН складається з простих однотипних кроків, таких як: калібрування рН електродів, додавання екстрагуючої речовини, перемішування, відстоювання, повторне перемішування перед вимірюванням і безпосередньо вимірювання рН у зразках, вона не виключає внесення помилок оператора.

Варто також відзначити, що виділяють кілька форм кислотності:

• Актуальна кислотність – її ступінь оцінюють за рН водної витяжки
• Обмінна кислотність обумовлена ​​наявністю в ґрунті обмінних катіонів водню і алюмінію, її ступінь оцінюють за величиною рН сольової витяжки
• Гідролітична кислотність – її ступінь оцінюють із витяжки ацетату натрію. Це вимагає втричі більше кількості колб і місця для аналізу.

Компанія Skalar пропонує компактне і автоматичне рішення для аналізу рН у зразках ґрунту: аналізатор серії SP2000.

Роботизована платформа SP2000 може бути налаштована для зміни величини рН ґрунту як в водних екстрактах, так і в КСl-, CaCl₂-екстрактах. Процес вимірювання включає:

• Автоматичне калібрування датчиків
• Додавання екстрагуючого розчину до проби
• Автоматичне перемішування
• Витримування часу відстоювання і
• Вимірювання електропровідності залежно від конфігурації
• Вимірювання рН і автоматичне виведення результатів аналізу

Аналізатори поставляються в комплекті з програмним забезпечення для обробки даних і контролю над приладом. ПЗ переведено на російську мову. Робоча частина аналізатора закрита захисними кришками, що відповідає діючими правилами CE.

Системи SP 2000 дуже гнучкі.

Вони поділяються на малі за розміром бюджетні прилади для автоматизації малих партій зразків, а також великі прилади, які можуть аналізувати до тисячі зразків в день. Деякі варіанти можливих комплектацій наведені на слайді.

Ємність аналізатора становить від 32 до 352 контейнерів об'ємом 100 мл. Або від 72 до 792 контейнерів об'ємом 50 мл.

Комплектація

• Для підвищення продуктивності аналізатори можуть бути укомплектовані кількома датчиками вимірювання рН
• Додатково даний тип аналізаторів може бути оснащений датчиком для вимірювання електропровідності. Їх, як і датчиків рН, також може бути кілька
• Для дуже великих партій аналізатор може бути оснащений двома роботизованими мостами, кожен із декількома електродами для додаткового підвищення продуктивності

Для прикладу, продуктивність системи з одним датчиком рН і одним датчиком на електропровідність на 120 зразків в контейнер об'ємом 50 мл становить +/- 30 зразків за годину з урахуванням перемішування зразків протягом 30 сек. і часу відстоювання зразків – 30 хвилин. Аналогічна обробка вручну займе 8 годин, весь робочий день одного оператора.

Опціонально можна адаптувати процедуру аналізу у відповідність з методами, використовуваними в конкретній лабораторії. Кожен крок процедури задається користувачем – наприклад, час перемішування або кількість доданого екстрагента тощо.

Як працює автоматична система SP 2000, дивіться відео.

Роботизовані системи SP 2000 на аналізу ґрунту мають ряд беззаперечних переваг:

• Повна автоматизація рутинних процесів: процесу пробопідготовки зразків і аналізу проб
• Система SP 2000 на визначення гранулометричного складу замінює безліч лабораторних приладів та скла, які використовуються в ручному методі визначення
• Система SP 2000 для аналізу рН й електропровідності включає автоматизацію всіх етапів аналізу – від калібрування електродів до збереження результатів
• Всі роботизовані системи виготовлені згідно вимог ЄС, передні й бічні кришки аналізаторів виготовлені із захисних матеріалів з метою забезпечити максимальний захист оператора
• ПЗ для управління приладом, обробки даних, результатів розроблено таким чином, що забезпечує максимальну автоматизацію процесу аналізу
• Роботизовані аналізатори можуть бути сконструйовані під комбінації вищезгаданих методик або під методики користувача
• Завдяки модульній конструкції аналізаторів серії SP2000 вони підходять для обробки будь-якої кількості зразків, більш того, при збільшенні кількості аналізованих зразків існуюча платформа може бути розширена

І найголовніше, за допомогою даних систем агролабораторія збільшує свою продуктивність, гарантовано отримуючи швидкі та точні результати, за допомогою яких можна вносити необхідні коригувальні дії для збільшення врожайності.

Якщо у Вас виникли запитання, звертайтеся до спеціалістів ХЛР: info@apk.hlr.ua, +380 (67) 218-71-98.