Què és un analitzador químic automàtic?
Dr. Enginyer Mario Ignacio Weibel, responsable I+D+r Tecnología Difusión Ibérica S.L.
El disparador d’aquest article és haver tornat a escoltar una frase que s’atribueix erròniament a Peter Drucker, el considerat pare del management. Aquesta frase pertany de fet a Lord Kelvin, físic i matemàtic d’origen britànic que va desenvolupar, entre altres coses, l’escala de temperatura absoluta Kelvin. La frase dice así: “El que no es defineix no es pot mesurar. Allò que no es mesura, no es pot millorar. Allò que no es millora, es degrada sempre”.
Cal centrar-se especialment en les dues darreres oracions. La primera apunta que per poder millorar un producte caldrà mesurar alguna propietat que ens permeti saber si el procés de fabricació és perfectible o presenta errors que alteren la qualitat del producte a obtenir. L’última pregària ens explica que, si fallem a millorar el producte perquè no tenim les mesures necessàries, segurament el producte es degradi amb el pas del temps i/o campanya rere campanya, per la manca d’indicadors fiables que ens donin una idea del nivell de qualitat del producte.
Quan mesurar és una necessitat
Aquesta senzilla frase posa de manifest la necessitat imperiosa de disposar de dades fiables sobre la composició qualitativa i quantitativa del nostre vi. Una opció per als qui no disposen d’eines analítiques pròpies és enviar mostres de vi a algun dels diversos centres de titularitat pública i privada que hi ha a Espanya i que es dediquen a la determinació de diversos paràmetres d’importància en el vi. Hi ha diversos i molt bons laboratoris, amb un nivell d’equipament diferent per poder donar resposta a les necessitats dels cellers. L’alternativa és tenir algun tipus d’equipament analític propi. Durant molt de temps, era comú veure que els laboratoris dels cellers disposessin d’espectrofotòmetres UVVis. Amb aquests equips, es duia a terme manualment el seguiment de les reaccions enzimàtiques necessàries per determinar els paràmetres clau de control del procés. No obstant això, l’avenç científic i tècnic va permetre que avui dia hi hagi solucions més eficaces per tirar endavant aquests assajos: els analitzadors químics automàtics.
Un analitzador químic automàtic és el resultat de l’avenç tecnològic en diversos camps de la ciència com l’electrònica, la robòtica, l’òptica, la ciència dels materials, que es combinen per fabricar un dispositiu que ofereix una solució precisa, eficient i segura a les necessitats analítiques d´un celler. L’elevat com
ponent tecnològic de l’equip no treu que la utilització sigui extremadament senzilla i, sobretot, molt pràctica. D’una manera molt bàsica, es podria descriure un analitzador automàtic com la suma de tres parts diferents: la part robòtica que s’encarrega de la dispensació de reactius i mostres, la part espectrofotomètrica que s’encarrega del seguiment de la reacció, i finalment el programari que s’encarrega d’enviar i rebre ordres d’execució a les parts anteriors juntament amb la interfície d’interacció amb l’usuari/analista.
La mà “mecànica” que bressola el bressol
Tot analitzador automàtic presenta un o més braços robòtics acabats en una agulla, que s’encarreguen de repetir sistemàticament les accions següents: aspirar els volums necessaris de mostra i reactius, dispensar-los a la cubeta de lectura òptica i dur a terme l’homogeneïtzació.
El volum aspirat ve definit pel diluïdor, que en el cas de la gamma Miura és un pistó ceràmic que permet dispensar amb altíssima precisió i repetitivitat volums al rang de 2450 ul (segons sigui mostra o reactiu). La qualitat del diluïdor permet a l’equip exercir la seva funció innombrables vegades al dia, sense presentar fallades ni pèrdues de precisió durant llargs períodes de temps.
Per la seva banda, l’agulla del braç és sotmesa a processos de neteja automàtica entre mostra i mostra i entre mostra i reactiu, per evitar la contaminació creuada per arrossegament de matèria, fenomen conegut com carry‐over.
Amb la barreja de mostra i reactiu dispensada a la cubeta de lectura, és el mateix braç qui s’encarrega de l’homogeneïtzació, mitjançant un sistema d’aspiració i descàrrega convenientment adaptat per evitar la formació de bombolles que poguessin alterar la lectura de l’absorbància.
Els “ulls” que ho observen tot
Amb la barreja de mostra i reactius homogeneïtzada dins la cubeta, cal que la reacció es dugui a terme a una temperatura òptima, que permeti accelerar l’activitat dels enzims de manera que la reacció química es produeixi en el menor temps possible. Usualment, les cubetes de reacció es mantenen a una temperatura constant i igual a 37 °C per no afectar el transcurs de la reacció. Això s’aconsegueix mitjançant mecanismes d’escalfament per circulació d’aire, molt millors en eficiència i seguretat que els antics mecanismes d’escalfament per aigua. La gamma d’analitzadors Miura assegura així una temperatura de reacció de 37,0 ± 0,1 °C.
IMATGE: Detall d’un analitzador químic Miura de TDI.
Un sistema de motor i corretja comandat pel processador, realitza el moviment rotacional de les cubetes, permetent així que totes vagin passant en l’ordre establert a través del punt de dispensació de mostra i reactius i, passat el degut temps de reacció, per davant del sistema òptic. El conjunt òptic està format bàsicament per una làmpada, una roda de filtres, la cubeta de reacció i un fotodetector.
El llum s’encarrega d’emetre el feix de llum a una àmplia regió de l’espectre UVVis, amb una vida útil estimada de 2.000 hores d’ús. Per la seva banda, el sistema de filtres s’encarrega que el raig de llum que arriba a la cubeta de reacció sigui tan monocromàtic com sigui possible. Amb aquest objectiu, s’empra una roda de filtres amb longituds d’ona seleccionades al rang 340700 nm, cobrint així tot l’espectre d’aplicacions per a la determinació de paràmetres bàsics a l’enologia. L’amplada de banda que deixa passar cada filtre és relativament petita, usualment menor a 5 nm, assegurant així la correcta aplicació de les lleis que governen la interacció llum-matèria.
Un cop el raig de llum monocromàtica passa per la cubeta de reacció, part dels fotons són absorbits per la mescla reaccionant. Així, quan el feix arriba al fotodetector es mesura la intensitat de sortida de la cubeta i se la compara amb la intensitat de llum que arriba quan hi ha transparència (blanc de cubeta). Els processos d’interacció llummatèria estan governats per la llei de LambertBeer que ens permet conèixer la quantitat de llum absorbida per una solució a una longitud d’ona determinada, d’aquí la importància de la llum monocromàtica que arriba a la cubeta. Aquesta llei fisicoquímica permet relacionar la quantitat de llum absorbida amb la concentració de l’analit en qüestió. Per obtenir la concentració d’una mostra incògnita, se solen emprar dos mètodes: treballar amb un factor teòric o fer una corba de calibratge amb mostres de concentració coneguda (anomenats estàndards). Amb qualsevol dels dos mètodes, és el programari qui s’encarrega d’obtenir les dades de les mostres i mitjançant el factor o el calibratge, aplicar els càlculs necessaris per obtenir la concentració de la mostra analitzada.
Acabada la reacció i segons el tipus d’analitzador, les cubetes queden descartades per a la següent anàlisi (si fossin un sol ús) o passen a un cicle de neteja (si fossin reutilitzables) a través d’una estació de rentat que s’encarrega de treure els reactius, netejar i assecar les cubetes, deixant-les aviat per a la següent anàlisi. El rentat de cubetes s’executa simultàniament a la dispensació de reactius i la lectura fotomètrica, de manera de disposar sempre de cubetes aviat a l’ús per continuar amb la llista de treball.
Un detall a tenir en compte és que, mentre el sistema d’escalfament de les cubetes assegura l’homogeneïtat de temperatura, els reactius solen mantenir-se en condicions de refrigeració per assegurar-ne la conservació, elevar la vida útil i mantenir així l’estabilitat dels calibratges. Aquest salt tèrmic es resol tècnicament a través d’un sistema de preescalfament de la barreja de mostra i reactius al braç robòtic, de manera d’assegurar que en entrar a la cubeta estiguin molt a prop de la temperatura òptima.
El “cervell” de l’analitzador
El funcionament de l’analitzador automàtic es completa amb un programari que comanda l’equip i mitjançant una interfície permet a l’usuari realitzar operacions rutinàries com: posicionar reactius i mostres, executar calibratges dels diferents paràmetres, passar controls de qualitat i analitzar-los estadísticament, executar-ne un o més anàlisis sobre una o diverses mostres a través de la confecció de llistes de treball, revisar resultats actuals i anteriors, generar reports i imprimir informes.
Aquesta interfície permet que, un cop carregada la llista de treball i posicionats les mostres i els reactius necessaris, la presència de l’operador ja no sigui necessària. D’aquesta manera queda alliberat per a altres tasques dins del laboratori i el celler. Així, s’optimitzen temps i es millora la gestió diària del personal i les activitats.
A més, un analitzador automàtic permet consumir menys reactiu per determinació, amb el consegüent estalvi econòmic. I, per altra banda, incrementa la seguretat del personal en evitar la manipulació excessiva de reactius i mostres.
La importància de triar un analitzador
Un cop conegut el funcionament, manca triar el tipus d’analitzador a adquirir en funció del nombre de mostres a analitzar i el nombre de paràmetres que es vol conèixer.
En els darrers temps, l’arribada de nous analitzadors que prometen tenir més capacitat i eficiència, ha cridat l’atenció. Tot i això, cal aclarir que, si bé el funcionament de qualsevol analitzador és relativament senzill, no tots els analitzadors són iguals per dos motius principals. En primer lloc, la fiabilitat i precisió de cada analitzador dependrà de la qualitat dels materials emprats en la fabricació de les peces clau (pistó ceràmic, agulla del braç robot, cubetes, llum, filtres, fotòmetres). En segon lloc, no qualsevol analitzador químic automàtic pot ser emprat per a lanàlisi de mostres tan complicades com el vi. Per cas, cal tenir en compte que els sistemes d’homogeneïtzació i els temps de reacció són molt diferents en el camp de l’enologia respecte al diagnòstic clínic i, així, la seva aplicació directa és lluny de ser tan fàcil com sembla. Per tant, el client hauria de confiar només en aquells analitzadors de provada resposta en enologia, els únics capaços de poder oferir resultats fiables. A TDI vam ser pioners en la investigació i el desenvolupament d’analitzadors i reactius per a l’analítica en enologia, i podem dir que vam ser els “pares” d’aquestes tècniques a Espanya. Més de 30 anys d’experiència ens deixen un saber fer acumulat que, no només ens avala com a proveïdors, sinó que ens permet assegurar el funcionament correcte de tots els nostres analitzadors per a l’aplicació enològica.
La gamma d’analitzadors Miura ofereix resultats precisos i summament fiables per als diferents tipus de mostres de vi i productes derivats. A més, tots els analitzadors de la família poden operar així durant molts anys, quan són mantinguts correctament: en forma periòdica pel mateix operador i, de manera puntual, pel servei tècnic qualificat propi de TDI.
TDI és l´única empresa a Espanya capaç d´oferir la família més completa d´analitzadors automàtics a través de la seva exclusiva gamma Miura formada per:
Miura Micro: el més petit de tots, ideal per a cellers amb baixes necessitats analítiques;
Miura One: petit, però amb les prestacions dels grans;
Miura 200: alt rendiment, grans prestacions;
Miura 200 2 Braços: la nova incorporació, pensat per a cellers i laboratoris amb alta demanda analítica.
La nostra filosofia va ser, és i serà sempre assessorar de forma honesta, professional i personalitzada a cada client en funció de les seves necessitats. Perquè som TDI, som l’ENOLUCIÓ.
MIURA 200: baix cost analític i alta precisió.
MIURA MICRO: Tota una revolució a l’automatització del control analític en Enologia.
MIURA ONE: Petit però amb totes les prestacions dels més grans.