全自动凯氏定氮仪系列篇(7)——无人化的讨论

凯氏定氮仪是测量食品药品中蛋白质的经典方法， 已经有100多年的历史，从玻璃器皿到现在的全自动定氮仪设备，其分析效率大大提高，自动化程度也越来越高，全自动定氮仪现在每天可以测量100个以上的样品；随着自动化控制技术和信息化的不断发展，无人化的智能定氮仪是未来发展的必然趋势。

☆取样和称样的无人化：生产线上的产品自动定期随机抽取并送样，通过内部管道送达实验室分析平台，蛋白质测量项目的样品被准确送到自动定氮仪前面；机械手将样品充分振荡混均后进行称样，会根据产品的类型和SOP要求自动称取合适的重量于消化管中；所有的样品编号和对应的样品重量也会自动记录和并传输到LIMS系统中。

☆试剂添加的无人化：样品称量完毕后，机械手自动向消化管中添加一定量的硫酸钾/硫酸铜催化剂，同时向每个消化管中添加定量的浓硫酸，然后振荡混均样品，并放入消化管架中。

☆消化过程的无人化：20个样品称量完毕后，机械手自动将消化管架准确放置到消化炉中，并盖上废气罩，连通好废气处理装置；消化炉自动启动消化程序，可编程升温，同时废气吸收装置开启，根据消化炉实际温度自动开启不同挡位，达到最佳的吸收效果。当样品消化完毕，消化管架子自动被提起，自动降温冷却。

  ☆分析过程的无人化：消解完毕冷却的样品，机器人自动把20个样品送到自动进样器中，自动定氮仪从LIMS系统中获取20个样品的重量和样品编号后，首先进行仪器的空白分析，检验仪器的稳定性；然后对20个样品开始分析(含样品空白)，并实时传送每个样品的测量结果；样品全部分析完毕后，20个样品测量结果自动保存，并上传到LIMS系统，同时对定氮仪进行自动清洗过程；最后自动进样器将消化管架子推出，机器人将消化管架子拿走，从而完成整批样品的无人化分析过程。

☆实验室中央管理控制系统：采用PLC系统通过软件控制整个测试过程，天平、消解炉、废气处理、定氮仪、机械手收到指令后，自动完成其功能并将结果反馈给PLC系统，实现全自动定氮仪和管理控制系统、LIMS系统的双向通信；实验室人员只需在电脑前分配任务即可，并能实时看到分析的进程和状态，测量结果进入LIMS系统后，QA、生产部门、事业部能及时了解产品质量的状态。

蒙牛灵武工厂是全国乳业首座数字化、智慧化工厂，瑞典Opsis(奥普赛斯)/北京嘉盛和蒙牛集团/灵武工厂共同完成全自动凯氏定氮仪的工作平台，实现蛋白质分析测试的全程无人化。