ITMI952785A1 - Dispositivo e metodo per effettuare la separazione di un campione in singoli componenti in un condotto capillare di un apparecchio per la - Google Patents

Dispositivo e metodo per effettuare la separazione di un campione in singoli componenti in un condotto capillare di un apparecchio per la Download PDF

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ITMI952785A1
ITMI952785A1 IT95MI002785A ITMI952785A ITMI952785A1 IT MI952785 A1 ITMI952785 A1 IT MI952785A1 IT 95MI002785 A IT95MI002785 A IT 95MI002785A IT MI952785 A ITMI952785 A IT MI952785A IT MI952785 A1 ITMI952785 A1 IT MI952785A1
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Pier Albino Colombo
Paolo Magni
Fausto Munari
Sorin Trestianu
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Abstract

L'aerografo per applicare uno strato di smalto o ingobbio a piastrelle ceramiche comprende un ugello spruzzatore dotato di un foro di uscita. La nebulizzazione dello smalto o ingobbio avviene in una camera prevista all'interno dell'aerografo. La camera di nebulizzazione è preferibilmente contenuta nell'ugello.

Description

Descrizione dell'invenzione che ha per titolo:
"DISPOSITIVO E METODO PER EFFETTUARE LA SEPARAZIONE DI UN CAMPIONE IN SINGOLI COMPONENTI IN UN CONDOTTO CAPILLARE DI UN APPARECCHIO PER L'ANALISI GASCROMATOGRAFICA"
La presente invenzione riguarda un dispositivo ed un metodo per effettuare la separazione in singoli componenti di un campione che viene iniettato nella corrente fluida di un gas vettore all'interno di un condotto capillare di un apparecchio per l'analisi gascromatografica. Con il termine "campione" si vuole indicare una certa quantità di una soluzione costituita da uno o più composti da analizzare disciolti in un solvente.
L'invenzione trova applicazione nelle analisi gascromatografiche in generale e, in particolare, nelle analisi gascromatografiche di campioni aventi elevato volume.
E' infatti noto che l'analisi gascromatografica comporta una complessa procedura di preparazione del campione, procedura che consiste in un serie di operazioni quali estrazione, concentrazione e purificazione. Queste operazioni, oltre a risultare dispendiose in termini di tempo, introducono inoltre una serie di errori nei risultati dell'analisi stessa.
Le analisi gascromatografiche vengono effettuate con un apparecchio dotato di un condotto capillare, comprendente generalmente una pre-colonna (retention gap) ed una colonna capillare analitica alloggiate in un forno, nonché un iniettore disposto a monte della pre-colonna. All'iniettore è inoltre collegata una linea di alimentazione per un gas vettore (carrier) che trasporta il campione lungo il condotto capillare. Generalmente, sono anche previsti mezzi per regolare la temperatura nel forno e mezzi per regolare la pressione del gas vettore alimentato in corrispondenza dell'iniettore.
In particolare, ad esempio per gli apparecchi dotati di iniettore del tipo "on-column", tra la pre-colonna e la colonna capillare analitica è pregiente un raccordo a "T" che collega, tramite uno spezzone di colonna, i condotti capillari ad una valvola, nota come "Solvent Vapour Exit" (SVE), la quale consente l'evacuazione del solvente nella pre-colonna dall'apparecchio.
L'iniezione di campioni aventi volume elevato consente di semplificare la procedura di preparazione del campione, consentendo ad esempio di ridurre, o al limite di evitare, la fase di concentrazione del campione, ma comporta più complicazioni nella fase di separazione del solvente dal campione .
Infatti, come è ben noto, la fase che precede immediatamente la separazione gascromatografica con il tipo di apparecchio sopra descritto, comporta l'eliminazione per evaporazione di una certa quantità di solvente dalla soluzione che costituisce il campione inizialmente iniettato. La maggior parte del solvente, che è sempre il composto più volatile del campione, viene evacuata per evaporazione attraverso la valvola SVE. Quest'ultima viene chiusa ad un certo istante in modo tale da consentire il trasferimento dei composti del campione e del solvente residuo dalla pre-colonna alla colonna capillare analitica. In altre parole, alla colonna capillare analitica giunge ciò che rimane dopo la cosiddetta "desolvatazione", vale a dire dopo l'eliminazione del solvente in eccesso.
Il problema principale che si presenta nella tecnica nota, soprattutto nel caso di analisi di campioni aventi elevato volume, è quello di determinare l'istante di chiusura della valvola in modo tale da ottenere un'analisi affidabile, riproducibile ed una quantità di campione trasferita alla colonna analitica compatibile con la colonna stessa.
In pratica, se la valvola Viene chiusa troppo presto, alla colonna capillare analitica giunge un volume residuo che contiene ancora un'elevata percentuale di solvente, sovraccaricando la colonna analitica. In questo caso si verifica il fenomeno noto come "flooding effect" che determina in uscita un segnale non sufficientemente definito e pregiudica quindi l'efficienza del processo di separazione. Con il termine "segnale" si intende qui il grafico generato dai rivelatori di tipo noto posti a valle dell'apparecchio di analisi gascromatografica. Il grafico comprende tipicamente una pluralità di picchi, ciascuno dei quali rappresenta la rivelazione di un particolare composto contenuto nel campione.
Nel caso in cui la valvola venga chiusa troppo tardi, vengono invece evacuati alcuni dei composti, pregiudicando quindi la correttezza del segnale rilevato in uscita.
Secondo i metodi attualmente noti, la determinazione dell'istante di chiusura della valvola viene effettuata empiricamente. In pratica, la procedura per stabilire un metodo analitico ottimale, individuato da una serie di parametri che corrispondono alle condizioni di analisi (temperatura nel forno, pressione del gas vettore, ecc.), comporta la ripetizione di singole analisi in ciascuna delle quali viene variato il tempo di apertura della valvola di evaporazione del/ solvente ed alcuni dei parametri summenzionati. L'iterazione prosegue fino a che viene raggiunto in uscita un segnale che consente di individuare con soddisfacente precisione la presenza di tutti i composti che si desiderano rilevare all’interno del campione.
E' evidente che una simile procedura per la determinazione del metodo analitico ottimale risulta quanto mai laboriosa e dispendiosa in termini di tempo e:di risorse.
L'impiego degli apparecchi di analisi gascromatografica con il metodo attualmente noto non si presta agevolmente alla ripetizione di analisi successive variando anche una sola delle condizioni di svolgimento delle stesse, ad esempio la temperatura del forno in cui è alloggiata la colonna capillare analitica, il volume iniziale del campione, la pressione del gas vettore o qualsiasi altra condizione che influenza il tempo di apertura della valvola preventivamente stimato.
Compito della presente invenzione è quello di risolvere gli inconvenienti della tecnica nota.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo è quello di prevedere un dispositivo ed un metodo che consentano di effettuare in breve tempo delle analisi gascromatografiche corrette e di ottenere dei segnali ben definiti all'uscita del rivelatore.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di prevedere un dispositivo ed un metodo che consentano di riprodurre facilmente le stesse condizioni di analisi per campioni differenti, oppure di ripetere l'analisi di campioni simili anche variando una o più condizioni di analisi rispetto ad un metodo analitico ottimale già determinato.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello prevedere un metodo ed un dispositivo che consentano di agevolare l'analisi di campioni aventi volume particolarmente elevato.
Questi scopi sono raggiunti dalla presente invenzione, che concerne un dispositivo per effettuare la separazione in singoli componenti di un campione che viene iniettato nella corrente fluida di un gas vettore all'interno di un condotto capillare di un apparecchio per l'analisi gascromatografica, in cui il campione è costituito da una soluzione di uno o più composti da analizzare dispersi in un solvente. Il dispositivo è caratterizzato dal fatto di comprendere :
mezzi per calcolare e memorizzare una pluralità di valori di riferimento Revap corrispondenti alla velocità di evaporazione del solvente, in combinazione con il gas vettore impiegato, per una corrispondente pluralità di valori discreti compresi entro rispettivi intervalli prestabiliti, i detti valori discreti essendo rappresentativi di determinate condizioni di pressione del gas vettore nel condotto capillare, di determinate condizioni di temperatura a cui è soggetto il condotto capillare, di prestabiliti volumi iniziali del campione iniettato nel condotto capillare e di prestabilite velocità di iniezione del campione;
mezzi per calcolare e memorizzare il valore effettivo revap della velocità di evaporazione del solvente in corrispondenza dei valori rappresentativi delle effettive condizioni di pressione del gas vettore nel condotto capillare, delle effettive condizioni di temperatura a cui è soggetto il condotto capillare:, del volume iniziale effettivo del campione iniettato e della effettiva velocità di iniezione; e
mezzi per generare uno o più segnali di comando indirizzati all'apparecchio di analisi gascromatografica per determinare la frazione volumetrica di campione trasferita attraverso il condotto capillare in funzione de Ile sue caratteristiche e delle sue dimensioni geometriche .
I mezzi per calcolare e memorizzare i valori Revap ed revap relativi alle velocità di evaporazione del solvente comprendono preferibilmente un elaboratore dotato di mezzi per selezionare funzioni e/o immettere dati, nonché di mezzi per visualizzare informazioni collegati a detto elaboratore .
Il dispositivo così concepito consente di impostare e calcolare agevolmente i parametri di ciascuna fase di separazione del solvente. Infatti, l'elaboratore esegue un programma che guida l'operatore attraverso una serie di passi successivi che consentono, ad esempio, la selezione del gas vettore e/o del solvente utilizzato, l'impostazione dei parametri geometrici del condotto capillare, così come altre funzioni ed operazioni che saranno descritte in seguito.
L'invenzione consente di gestire in modo semplice ed efficace l'iniezione di campioni aventi elevato volume, limitando quindi il tempo necessario per la preparazione del campione da analizzare.
E' inoltre possibile memorizzare le informazioni relative alle condizioni in cui è stata svolta una particolare analisi per poterla poi ripetere nelle stesse condizioni. I mezzi per generare i segnali di comando indirizzati all’apparecchio per l’analisi gascromatografica sono costituiti preferibilmente da una unità di controllo che è collegata all'elaboratore e all'apparecchio per l'analisi gascromatografica .
Viene così realizzato un controllo del tipo "a circuito aperto'' che offre il vantaggio di consentire l’esecuzione di ciascuna analisi in base alle condizioni calcolate in modo automatico dall'elaboratore e/o in base alle condizioni impostate dall'operatore. In altre parole, l'operatore può scegliere di determinare in modo automatico le condizioni di svolgimento di un'analisi in base a determinati parametri già noti (corrispondenti, ad esempio, ad un processo di analisi che ha fornito risultati soddisfacenti) , ma può anche scegliere, con determinati vincoli, di variare uno o più parametri secondo le esigenze di analisi.
L'invenzione riguarda anche un metodo per effettuare la separazione in singoli componenti di un campione che viene iniettato nella corrente fluida di un gas vettore all'interno di un condotto capillare di un apparecchio per l'analisi gascromatografica, in cui il campione è costituito da una soluzione di uno o più composti da analizzare dispersi in un solvente. Il metodo è caratterizzato dal fatto di comprendere:
il calcolo preliminare di una pluralità di valori di riferimento Revap corrispondenti alla velocità di evaporazione del solvente, in combinazione con il gas vettore utilizzato, per una corrispondente pluralità di valori discreti compresi entro rispettivi intervalli prestabiliti, i detti valori discreti essendo rappresentativi di determinate condizioni di pressione del gas vettore nel condotto capillare, di determinate condizioni di temperatura a cui è soggetto il condotto capillare, di prestabiliti volumi iniziali del campione iniettato nel condotto capillare e di prestabilite velocità di iniezione del campione;
il calcolo del valore effettivo revap della velocità di evaporazione del solvente in corrispondenza dei valori rappresentativi delle effettive condizioni di pressione del gas vettore nel condotto capillare, delle effettive condizioni di temperatura a cui è soggetto il condotto capillare, del volume iniziale effettivo del campione iniettato e della velocità effettiva di iniezione del campione; e
la generazione di uno o più segnali di comando indirizzati all'apparecchio di analisi gascromatografica per determinare la frazione volumetrica di campione trasferita attraverso il condotto capillare in funzione delle sue caratteristiche e delle sue dimensioni geometriche.
In pratica, risulta particolarmente vantaggioso stabilire a priori la frazione volumetrica di campione destinata a raggiungere la colonna capillare analitica. Infatti, per un campione iniettato in un apparecchio di analisi gascromatografica, la relazione che esprime il bilancio volumetrico è la seguente:
dove:
Vinj rappresenta il volume totale del campione iniettato, vale a dire la somma del volume del solvente e del volume dei composti da analizzare ;
Vevap rappresenta la frazione di volume che viene evacuata in fase vapore attraverso la valvola SVE, frazione di volume che è costituita dal solo solvente; e Vret rappresenta la frazione di volume che viene trattenuta nella pre-colonna, frazione di volume che è costituita dai composti da analizzare e da una percentuale residua di solvente. Questa è in pratica la quantità di campione destinata a raggiungere la colonna capillare analitica dopo che è stata chiusa la valvola di evaporazione del solvente.
Poiché sono noti il volume iniziale Vinj del campione iniettato ed il volume Vret destinato a raggiungere la colonna capillare analitica, la frazione di volume Vevap che viene evacuata attraverso la valvola SVE può essere facilmente ricavata dalla relazione (I).
Noto Vevap, il tempo t di apertura della valvola SVE di evacuazione del solvente è dato dalla seguente relazione:
(I ) in cui revap rappresenta la velocità di evaporazione del solvente nelle condizioni operative.
Tuttavia, il calcolo della velocità di evaporazione del solvente revap non è semplice poiché questo valore è influenzato da molteplici fattori che dipendono, ad esempio, dalle caratteristiche fisiche del solvente in fase liquida ed in fase vapore, dalle caratteristiche fisiche del gas vettore, così come dalle condizioni in cui viene effettuata la separazione del solvente, vale a dire dalla temperatura iniziale del campione iniettato, dal volume iniziale iniettato, dalla velocità di iniezione, dalla pressione del gas vettore e dalla temperatura mantenuta nel forno. Un'ulteriore dipendenza funzionale è determinata dalla natura della superficie interna della pre-colonna e dai suoi parametri geometrici vale a dire dalla sua lunghezza e dal suo diametro interno.
In pratica, fissando il tipo di pre-colonna utilizzato ed i suoi parametri geometrici, si determina per revap la seguente dipendenza funzionale:
(H I) in cui le variabili P, T, Vinj rappresentano rispettivamente la pressione del gas vettore nel condotto capillare, la temperatura nel forno ed il volume del campione iniettato, vale a dire le condizioni di analisi che vengono mantenute durante la fase di iniezione del campione e durante la fase di evacuazione del solvente. La variabile Uinj rappresenta la velocità di iniezione del campione mentre Solv rappresenta l'insieme delle variabili relative alle caratteristiche fisiche del solvente quali ad esempio la densità, la viscosità, l'entropia allo stato liquido e allo stato vapore, il suo calore specifico allo stato liquido e cosi via.
Per evitare la soluzione di un'equazione estremamente complessa, che richiede tempi elevati anche per elaboratori dotati di notevole capacità di calcolo, è preferibile determinare empiricamente un insieme di valori di riferimento Revap della velocità di evaporazione del solvente per prestabiliti valori discreti delle sole variabili P, T, Vinj e Uinj.
La determinazione sperimentale di una serie di valori di Revap per valori discreti di P, T, Vinj e Uinj evita inoltre di esplicitare le numerose variabili Solv che caratterizzano il solvente, nonché quelle che caratterizzano la miscela gassosa composta dal solvente in fase vapore e dal gas vettore.
In pratica, per ogni combinazione di uno fra più gas vettori ed uno fra più solventi vengono calcolati sperimentalmente i valori di riferimento Revap (i,j,k,s,) della velocità di evaporazione del solvente per una pluralità di valori discreti delle variabili Pi, Tj , Vk e Us compresi in rispettivi intervalli prestabiliti. I valori di Revap (i,j,k,s) Per una determinata combinazione gas vettore/ solvente possono essere raccolti in una singola matrice e comodamente memorizzati in un elaboratore.
Secondo un aspetto preferenziale del metodo proposto dalla presente invenzione, il calcolo del valore effettivo revap della velocità di evaporazione del solvente viene effettuato mediante interpolazione con il valore di riferimento Revap geometricamente più vicino nell'intorno dei valori rappresentativi delle effettive condizioni di pressione del gas vettore nel condotto capillare, delle effettive condizioni di temperatura a cui è soggetto il condotto capillare, del volume iniziale effettivo del campione iniettato e della velocità effettiva di iniezione del campione.
Ciò consente di semplificare notevolmente il calcolo del valore effettivo della velocità di evaporazione del solvente per gualunque insieme di valori P, T, Vinj e Uinj impostati entro i rispettivi intervalli di variabilità. Il metodo consente inoltre di ottimizzare le condizioni di svolgimento dell'analisi in tutte le sue fasi.
Ad esempio, il metodo prevede il calcolo delle condizioni di temperatura e pressione che devono essere mantenute durante le fasi di iniezione del campione e di eliminazione del solvente per garantire il massimo volume di campione iniettabile nella pre-colonna, e le distinte condizioni di pressione e temperatura che devono essere mantenute dopo la chiusura della valvola SVE per garantire un flusso ottimale nella colonna capillare analitica.
Quale ulteriore possibilità di ottimizzazione, il metodo prevede il calcolo delle condizioni di temperatura e pressione che devono essere mantenute durante le fasi di iniezione del campione e di eliminazione del solvente per garantire un flusso di portata prestabilita dei vapori di solvente attraverso la valvola SVE, ed il calcolo delle distinte condizioni di pressione e temperatura che devono essere mantenute dopo la chiusura della valvola SVE per garantire un flusso ottimale nella colonna capillare analitica .
E' comunque previsto anche il calcolo, e/o l'impostazione da parte dell'operatore, delle condizioni di temperatura e pressione che possono essere mantenute costanti per tutta la durata dell'analisi, vale dire sia durante le fasi di iniezione del campione e di eliminazione del solvente, sia durante la fase di trasferimento dei composti del campione residuo dalla pre-colonna alla colonna capillare analitica dopo la chiusura della valvola SVE.
Questi ed altri vantaggi saranno più evidenti dalla descrizione che segue, fatta a titolo illustrativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la figura 1 rappresenta uno schema del dispositivo secondo l'invenzione;
- la figura 2 è uno schema che illustra le operazioni effettuate o messe a disposizione dall'elaboratore secondo un'applicazione del metodo della presente invenzione;
- la figura 3 è una rappresentazione, in un piano cartesiano (T;P), del dominio entro cui sono selezionabili i valori di pressione e temperatura secondo il metodo dell'invenzione;
- la figura 4 è una rappresentazione, in un piano cartesiano (T;P), dei valori di riferimento di Revap compresi nel dominio rappresentato in figura 3; e
- le figure da 5 a 8 mostrano alcuni esempi di piani cartesiani (T;P) simili a quelli che vengono visualizzati sul monitor dell'elaboratore durante l'impostazione dei valori di pressione e temperatura secondo il metodo dell 'invenzione.
L'apparecchio 1 comprende sostanzialmente un forno 2, un iniettore 3 (preferibilmente del tipo "on-column") per consentire l'immissione del campione da analizzare, una valvola 4 per consentire l'evacuazione del solvente (valvola SVE), un rivelatore 5 collegato all'uscita di una colonna capillare analitica 6, la quale è alloggiata nel forno 2. All'iniettore 3 è collegata una linea di alimentazione 7 per il gas vettore (carrier), sulla quale è disposta una valvola 8, comandata elettronicamente, in grado di regolare la portata e/o la pressione del gas vettore all'apparecchio 1.
All'interno del forno 2, oltre alla colonna capillare 6, è presente una pre-colonna 9 collegata a valle dell'iniettore 3 e a monte della colonna capillare analitica 6. Tra la pre-colonna 9 e la colonna capillare analitica 6 è disposto un giunto 10 a "T" da cui parte un condotto 11 che collega i condotti capillari 6 e 9 alla valvola 4. All'interno del forno 2 sono inoltre previsti dei mezzi 12 per consentire la regolazione della temperatura nel forno stesso.
Nel dispositivo secondo l'invenzione viene prevista una unità di controllo 13 in grado di generare i segnali necessari a comandare la valvola 8 sulla linea di alimentazione del gas vettore, i mezzi 12 di regolazione della temperatura, l'iniettore 3 e la valvola 4 di evacuazione del solvente.
L'unità di controllo 13 è a sua volta collegata ad un elaboratore 14 da cui riceve i dati impostati e/o calcolati per ciascuna fase di analisi. L'elaboratore 14 può essere di un qualsiasi tipo comunemente noto, cioè del tipo comprendente almeno un monitor 15, una unità di memoria di massa, una unità di memoria di lavoro, nonché una tastiera 16 ed un dispositivo seriale di puntamento (o mouse) 17 per consentire la selezione di funzioni e/o l'immissione di dati.
Nella memoria di massa dell'elaboratore 14 vengono conservati una pluralità di valori di riferimento Revap corrispondenti alla velocità di evaporazione del solvente in funzione di una pluralità di valori discreti delle variabili Pi, Tj , Vk e Us compresi in rispettivi intervalli prestabiliti. I valori di Revap (i,j,k,s,) per una determinata combinazione gas vettore/solvente possono ad esempio essere raccolti in una singola matrice e memorizzati in tale forma nell'elaboratore 14.
In altre parole, i valori di riferimento R0vap della velocità di evaporazione del solvente vengono calcolati solo in condizioni prestabilite, cioè per valori discreti rappresentativi delle condizioni di pressione del gas vettore sulla linea di alimentazione 7, delle condizioni di temperatura all'interno del forno 2, del volume iniziale di campione iniettato e della velocità di iniezione.
La tastiera 16 ed il mouse 17 consentono inoltre l'inserimento o la selezione dei dati che caratterizzano lo svolgimento effettivo di tutte le fasi dell'analisi. Nella memoria dell'elaboratore 14 vengono così memorizzati i dati relativi ai parametri geometrici dei condotti capillari 6 e 9, ad esempio la lunghezza della colonna capillare analitica 6 ed il suo diametro interno, il valore relativo al volume del campione iniettato, così come i dati relativi alle condizioni di temperatura all'interno del forno 2 ed alle condizioni di pressione del gas vettore. Tutti i dati vengono memorizzati in configurazioni tali da poter essere facilmente trasferiti tra la memoria di massa e la memoria di lavoro.
L'elaboratore 14 consente di calcolare il valore effettivo revap della velocità di evaporazione del solvente in funzione dei dati presenti in memoria e/o impostati dall'utente, e di calcolare quindi i parametri che caratterizzano ciascuna delle fasi di un'analisi gascromatografica .
Lo schema di figura 2 illustra una sequenza comprendente alcuni dei passi che l'operatore deve effettuare mediante l'elaboratore 14 per impostare correttamente un'analisi. Nel caso illustrato si suppongono già pre-impostati alcuni parametri, ad esempio quelli relativi al tipo di gas vettore utilizzato e quelli relativi al tipo di precolonna 9 presente nell'apparecchio per l' analisi gascromatografica. Inoltre, i valori di riferimento Revap si suppongono già calcolati e memorizzati nell'elaboratore 14.
Secondo la realizzazione preferenziale dell'invenzione, viene utilizzato un programma che consente l'interazione tra l'operatore e l'elaboratore 14 mediante un'interfaccia grafica. Le operazioni di selezione o immissione di dati richieste nella sequenza di passi in figura 2 possono così essere effettuate indifferentemente con la tastiera 16 o con il mouse 17. E' opportuno precisare che il programma eseguito dall'elaboratore 14 offre ulteriori funzioni di servizio che non risultano evidenti in figura 2, ad esempio le funzioni che consentono di memorizzare una particolare configurazione su memoria di massa, le funzioni per ritrovare una particolare configurazione già memorizzata e richiamarla nella memoria di lavoro, così come le funzioni per inviare le informazioni relative ad una particolare configurazione all'unità di controllo 13. Al passo 20 di figura 2 viene richiesto l'inserimento delle informazioni rappresentate schematicamente con i blocchi 201 e 202.
Il blocco 201 indica l'operazione di selezione del solvente impiegato per la realizzazione del campione da analizzare. La selezione del solvente fornisce all'elaboratore 14 un'informazione fondamentale per poter individuare l'insieme (o la matrice) dei valori di riferimento Revap che devono essere utilizzati per calcolare il valore effettivo revap relativo alla velocità di evaporazione del solvente.
Il blocco 202 indica l'operazione di immissione dei parametri geometrici della colonna capillare analitica, in particolare la sua lunghezza ed il suo diametro interno, vale a dire i dati che consentono di stabilire le condizioni di flusso nella colonna capillare analitica 6 dopo la fase di eliminazione del solvente.
Nell'ambito del passo 20, le operazioni individuate dai blocchi 201 e 202 possono essere eseguite con un ordine qualsiasi .
Al passo 21 viene richiesto l'inserimento delle informazioni rappresentate schematicamente con i blocchi 211 e 212, vale a dire l'inserimento del valore di pressione del gas vettore e, rispettivamente, del valore di temperatura a cui vengono mantenuti i condotti capillari 6 e 9 nel forno 2 durante il processo di desolvatazione .
Una volta impostati i valori di pressione e temperatura, l'elaboratore 14 è in grado di calcolare una serie di parametri particolarmente importanti che vengono indicati con il blocco 213. In particolare, viene effettuato il calcolo del valore effettivo revap relativo alla velocità di evaporazione del solvente. Una volta noto revap è inoltre possibile determinare il valore Vmax relativo al massimo volume iniettabile nella pre-colonna 9, il valore della portata nella pre-colonna 9 quando la valvola 4 è aperta, così come il valore della portata nel condotto capillare comprendente la pre-colonna 9 e la colonna capillare analitica 6 quando la valvola 4 è chiusa.
Al passo 22 viene richiesta l'informazione (blocco 221) relativa al volume del campione iniettato, mentre al passo 23 viene richiesta l'informazione (blocco 231) relativa al volume residuo che deve restare nella pre-colonna 9 dopo la chiusura della valvola 4, vale a dire il volume che verrà poi trasferito nella colonna capillare analitica 6 dopo la chiusura della valvola 4.
A questo punto, l'elaboratore 14 è in grado di calcolare anche gli ultimi parametri necessari a completare l'informazione relativa al processo di analisi. Il blocco 232 rappresenta infatti l'insieme dei valori calcolati per la velocità di iniezione del campione e per il tempo di apertura della valvola 4 a partire dalla fine della fase di iniezione del campione.
La figura 3 mostra un piano cartesiano (T;P) in cui è rappresentato il dominio 215 nell'ambito del quale possono essere selezionati i valori di P e T al passo 21 di figura 2. In figura 4 è rappresentato un esempio schematico dello stesso dominio 215 di figura 3 in cui sono evidenziati con il segno (x) i valori di riferimento Revap calcolati in corrispondenza di coppie di valori discreti (Pi, Tj ) compresi nello stesso dominio.
Il punto A(TA,PA) rappresenta invece un qualsiasi punto compreso nel dominio 215 per il quale non è definito a priori un valore di Revap , vale a dire una coppia di valori TA e PA che rappresentano le condizioni di temperatura e pressione impostate dall'operatore al passo 21 di figura 2.
Secondo il metodo della presente invenzione, il calcolo del valore effettivo revap della velocità di evaporazione del solvente viene effettuato mediante interpolazione con il valore di riferimento Revap geometricamente più vicino al punto A, vale a dire il valore Revap per cui risulta minimo il valore calcolato nel modo seguente:
Ad esempio, il valore Revap geometricamente più vicino al punto A in figura 4 è quello corrispondente a T = 50 °C e P = 125 kPa .
In f igura 5 è illustrato un esempio di un diagramma cartesiano (T ; P) che viene visual iz zato sul monitor 15 dell ' elaboratore 14 durante la selezione dei valori di press ione e temperatura da parte dell'operatore , conformemente ad una prima opzione di impostazione di tali valori . L' area tratteggiata 215 in figura 5 corrisponde al dominio 215 già rappresentato nelle figure 3 e 4 , mentre l ' area tratteggiata 216 rappresenta il dominio dei valori di temperatura e pressione e garantiscono un flusso di portata ottimale nella colonna capillare analitica 6 dopo la chiusura della valvola 4.
In pratica, il punto D(TD;PD) può essere disposto in una qualsiasi posizione all'interno dell'area 215 ma non esiste alcun vincolo di posizione rispetto all'area 216. Pertanto, se il punto D viene disposto all'interno dell'intersezione tra l’area 215 e l'area 216 (come ad esempio rappresentato in figura 5) vengono selezionate delle condizioni accettabili di svolgimento dell'analisi sia durante le fasi di iniezione del campione e di eliminazione del solvente, sia durante la fase di trasferimento della frazione residua di campione dalla pre-colonna 9 alla colonna capillare analitica 6. Se il punto D viene disposto all'interno dell'area 215, ma esternamente all'area 216, la portata nella colonna capillare 6, dopo la chiusura della valvola 4, risulterà non ottimale per le dimensioni della colonna capillare analitica.
Secondo un aspetto vantaggioso della presente invenzione, una volta impostato un desiderato valore di temperatura, è possibile impostare un primo valore di pressione idoneo allo svolgimento delle fasi di iniezione del campione e di eliminazione del solvente, ed un secondo valore di pressione idoneo allo svolgimento della fase di trasferimento del campione nella colonna capillare analitica .
Infatti, come illustrato in figura 6, è possibile impostare un primo punto B(TB,PB) che definisce le condizioni di temperatura e pressione durante l'iniezione del campione e durante l'eliminazione del solvente, ed un secondo punto C(TC,PC) che definisce le condizioni di temperatura e pressione dopo la chiusura della valvola 4. Il punto B può essere disposto in una qualsiasi posizione all'interno dell'area 215, mentre il punto C può essere disposto in una qualsiasi posizione all'interno dell'area 216.
Entrambi i punti B e C definiscono preferibilmente identiche condizioni di temperatura del forno 2 (cioè TB=TC) , mentre risultano differenti i valori di pressione del gas vettore nelle fasi successive. In questo modo è possibile ottimizzare il completo svolgimento di ciascuna fase di analisi secondo diversi criteri.
Ad esempio, un primo criterio di ottimizzazione può essere determinato dal massimo volume iniettabile nella precolonna 9. E' noto infatti che, a parità di altre condizioni (ad esempio temperatura e tipo di pre-colonna), il volume di campione iniettabile nella pre-colonna risulta tanto più elevato quanto maggiore è la pressione del gas vettore. Tuttavia, una pressione elevata del gas vettore può non essere idonea a garantire un flusso di portata ottimale nella colonna capillare analitica dopo la chiusura della valvola SVE. E' quindi particolarmente vantaggioso poter impostare un primo valore di pressione PB che garantisca un elevato volume iniettabile, ed un secondo valore di pressione ΡC, che garantisca una portata ottimale nella colonna capillare analitica.
Il programma eseguito dall'elaboratore 14 facilita la scelta di questo tipo di ottimizzazione che può essere selezionata al passo 21 di figura 2. In particolare, quando l'operatore deve impostare i valori di pressione e di temperatura, viene presentato inizialmente sul monitor 15 un diagramma come quello mostrato in figura 5, nel quale il punto D rappresenta dei valori di temperatura TD e pressione PD predefiniti, ad esempio dei valori di default calcolati dal programma e/o memorizzati nell'elaboratore 14. L'operatore può quindi mantenere tali valori, oppure può variare i valori di pressione e/o temperatura mantenendo comunque il punto D sempre all'interno dell'area 215.
Scegliendo invece l'opzione di ottimizzazione, ad esempio secondo il criterio del massimo volume iniettabile nella pre-colonna, la situazione visualizzata sul monitor 15 diventa quella di figura 6 in cui, per il prestabilito valore di temperatura TD (con TD=TB=TC), il punto B viene impostato al valore di pressione, calcolato automaticamente dal programma, che garantisce il massimo volume iniettabile, mentre il punto C viene impostato al valore di pressione, anch'esso calcolato automaticamente dal programma, che garantisce una portata ottimale nella colonna capillare analitica. In questo caso, la pressione PB è sempre maggiore della pressione Pc, mentre le temperature TB e TC vengono mantenute costanti allo stesso valore TD che era stato calcolato o impostato prima dell'ottimizzazione .
Anche nel caso illustrato in figura 6, l'operatore può intervenire per modificare la posizione del punto B all'interno dell'area 215, così come la posizione del punto C all'interno dell'area 216. E' però opportuno sottolineare che l'eventuale spostamento del punto B e/o del punto C altera le condizioni ottimizzate precedentemente calcolate dal programma per il particolare valore di temperatura TD precedentemente calcolato o impostato.
Un ulteriore criterio di ottimizzazione secondo il metodo della presente invenzione è basato sull'impostazione di una portata prestabilita del solvente attraverso la valvola 4. Questa opzione, che risulta particolarmente pratica per gli operatori del settore, consente di calcolare automaticamente le condizioni che garantiscono una portata ottimale nella colonna capillare analitica dopo la chiusura della valvola 4, mentre la portata del solvente evacuato attraverso la stessa valvola 4 nelle fasi precedenti viene impostata dall'operatore. Nella pratica, è infatti abbastanza diffusa l'abitudine di valutare approssimativamente il tempo di apertura della valvola SVE ed il volume di solvente espulso attraverso di essa in base al valore della portata attraverso la valvola stessa.
In pratica, partendo dalla temperatura TD già calcolata o impostata (figura 5) e selezionando questa opzione di ottimizzazione, viene richiesto l'inserimento del valore corrispondente alla portata desiderata attraverso la valvola SVE. Dopo questa impostazione, sul monitor 15 dell'elaboratore viene ancora visualizzato un digramma con due punti B e C come quello di figura 6. In questo caso però, il punto B corrisponde ai valori di temperatura Τβ e pressione Pg che garantiscono il flusso desiderato attraverso la valvola 4, mentre il punto C corrisponde ancora ai valori TC e PC che garantiscono un flusso di portata ottimale nella colonna capillare analitica. In questo caso, contrariamente a quanto avviene per l'opzione di ottimizzazione relativa al massimo volume iniettabile, il punto B può anche trovarsi al disotto del punto C.
La possibilità di stabilire differenti condizioni di pressione ΡB e PC durante il/processo di analisi, nonché di ottimizzare eventualmente tali condizioni secondo un qualsiasi criterio, può risultare particolarmente utile, se non indispensabile, per poter operare in condizioni particolari. Un esempio di queste condizioni è quello rappresentato nelle figure 7 e 8, in cui le aree 215 e 216 hanno porzioni sovrapposte molto limitate.
Il caso rappresentato in figura 7 corrisponde ad una situazione reale in cui viene impiegato n-esano quale solvente, mentre la colonna capillare analitica ha una lunghezza di 13 metri ed un diametro interno di 0,1 millimetri. La figura 8 corrisponde invece al caso in cui viene impiegata una colonna capillare analitica avente lunghezza di 5 metri e diametro interno di 0,32 millimetri, mentre il solvente utilizzato è sempre nesano.
La possibilità di impostare delle condizioni distinte per temperatura e/o pressione prima e dopo la chiusura della valvola SVE consente sempre all'operatore di scegliere le condizioni più favorevoli per effettuare il processo di analisi.
In ogni caso, viene prevista anche la possibilità di intervenire su altri parametri per correggere i valori calcolati automaticamente dal programma. In particolare, il programma prevede la possibilità di variare manualmente alcuni parametri, tra i quali il valore della velocità di iniezione del campione, il valore corrispondente al tempo di apertura della valvola 4, almeno il valore di pressione del gas vettore durante le fasi di iniezione e desolvatazione, nonché un valore di temperatura differente da quello precedentemente inserito o calcolato dal programma.
La variazione di uno o più dei citati valori da parte dell'operatore non garantisce naturalmente la conservazione di eventuali ottimizzazioni effettuate in modo automatico dal programma. Tuttavia, la possibilità di variare tali valori può risultare utile nel caso in cui siano variate alcune caratteristiche (ad esempio il grado di purezza) di solventi e/o gas vettori nominalmente simili ma provenienti da fornitori differenti.

Claims (18)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per effettuare la separazione in singoli componenti di un campione che viene iniettato nella corrente fluida di un gas vettore all'interno di un condotto capillare di un apparecchio per l'analisi gascromatografica, detto campione essendo costituito da una soluzione di uno o più composti da analizzare dispersi in un solvente, il dispositivo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere: mezzi per calcolare e memorizzare una pluralità di valori di riferimento Revap corrispondenti alla velocità di evaporazione di detto solvente, in combinazione con detto gas vettore, per una corrispondente pluralità di valori discreti compresi entro rispettivi intervalli prestabiliti, detti valori discreti essendo rappresentativi di determinate condizioni di pressione del gas vettore in detto condotto capillare, di determinate condizioni di temperatura a cui è soggetto detto condotto capillare, di prestabiliti volumi iniziali del campione iniettato in detto condotto capillare e di prestabilite velocità di iniezione di detto campione; mezzi per calcolare e memorizzare il valore effettivo revap della velocità di evaporazione del solvente in corrispondenza dei valori rappresentativi delle effettive condizioni di pressione del gas vettore in detto condotto capillare, delle effettive condizioni di temperatura a cui è soggetto detto condotto capillare, del volume iniziale effettivo del campione iniettato e della effettiva velocità di iniezione; e mezzi per generare uno o più segnali di comando indirizzati a detto apparecchio di analisi gascromatografica per determinare la frazione volumetrica di campione trasferita attraverso detto condotto capillare in funzione delle sue caratteristiche e delle sue dimensioni geometriche.
  2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per calcolare e memorizzare i valori Revap ed revap relativi alle velocità di evaporazione di detto solvente comprendono almeno un elaboratore .
  3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per generare detti segnali di comando comprendono una unità di controllo collegata a detto elaboratore e a detto apparecchio per l'analisi gascromatografica.
  4. 4. Dispositivo secondo un a qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto condotto capillare comprende una pre-colonna di detto apparecchio per l'analisi gascromatografica.
  5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da capillare comprende una colonna capillare analitica di detto apparecchio per l'analisi gascromatografica.
  6. 6. Dispositivo secondo una gualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto apparecchio per l'analisi gascromatografica comprende una colonna capillare analitica alloggiata in un forno, un iniettore disposto a monte di detta colonna capillare analitica, una linea di alimentazione per il gas vettore collegata a detto iniettore, una pre-colonna disposta in detto forno tra detto iniettore e detta colonna capillare analitica, mezzi a valvola collegati a valle di detta pre-colonna e a monte di detta colonna capillare analitica per consentire l'evacuazione di vapori del solvente dall'apparecchio, mezzi per regolare la temperatura in detto forno, e mezzi per regolare la pressione di detto gas vettore.
  7. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta unità di controllo comprende mezzi per generare almeno un segnale di comando indirizzato a detto iniettore, almeno un segnale di comando indirizzato a detti mezzi a valvola, almeno un segnale di comando indirizzato a detti mezzi per regolare la temperatura in detto forno ed almeno un segnale di comando indirizzato a detti mezzi per regolare la pressione di detto gas vettore in detto condotto capillare.
  8. 8. Metodo per effettuare la separazione in singoli componenti di un campione che viene iniettato nella corrente fluida di un gas vettore all'interno di un condotto capillare di un apparecchio per l'analisi gascromatografica, detto campione essendo costituito da una soluzione di uno o più composti da analizzare dispersi in un solvente, il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere: il calcolo preliminare di una pluralità di valori di riferimento Revap corrispondenti alla velocità di evaporazione di detto solvente, in combinazione con detto gas vettore, per una corrispondente pluralità di valori discreti compresi entro rispettivi intervalli prestabiliti, detti valori discreti essendo rappresentativi di determinate condizioni di pressione del gas vettore in detto condotto capillare, di determinate condizioni di temperatura a cui è soggetto detto condotto capillare, di prestabiliti volumi iniziali del campione iniettato in detto condotto capillare e di prestabilite velocità di iniezione di detto campione; il calcolo del valore effettivo revap della velocità di evaporazione del solvente in corrispondenza dei valori rappresentativi delle effettive condizioni di pressione del gas vettore in detto condotto capillare, delle effettive condizioni di temperatura a cui è soggetto detto condotto capillare, del volume iniziale effettivo del campione iniettato e della velocità effettiva di iniezione di detto campione; e la generazione di uno o più segnali di comando indirizzati a detto apparecchio di analisi gascromatografica per determinare la frazione volumetrica di campione trasferita attraverso detto condotto capillare in funzione delle sue caratteristiche e delle sue dimensioni geometriche.
  9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il calcolo del valore effettivo della velocità di evaporazione del solvente viene effettuato mediante interpolazione con il valore di riferimento Revap geometricamente più vicino nell'intorno dei valori rappresentativi delle effettive condizioni di pressione del gas vettore in detto condotto capillare, delle effettive condizioni di temperatura a cui è soggetto detto condotto capillare, del volume iniziale effettivo del campione iniettato e della velocità effettiva di iniezione di detto campione.
  10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto che detto condotto capillare comprende una precolonna ed una colonna capillare analitica di detto apparecchio per l'analisi gascromatografica, e dal fatto di comprendere mezzi a valvola collegati tra detta pre-colonna e detta colonna capillare analitica per consentire l'evacuazione del solvente per evaporazione da detto campione.
  11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di prevedere il calcolo del massimo volume di campione iniettabile in detta pre-colonna.
  12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato da 1 fatto di prevedere il calcolo della frazione volumetrica di campione evacuata per evaporazione attraverso detti mezzi a valvola in funzione del volume di campione destinato ad essere trasferito nella colonna capillare analitica di detto apparecchio per l'analisi gascromatografica .
  13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di prevedere il calcolo di un intervallo di tempo corrispondente alla durata della fase di evacuazione di detto solvente durante l'apertura di detti mezzi a valvola, l'istante iniziale di detto intervallo di tempo essendo fissato in corrispondenza del termine della fase di iniezione del campione in detta pre-colonna.
  14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta fase di iniezione del campione nella pre-colonna e detta fase di evacuazione del solvente attraverso detti mezzi a valvola vengono effettuate mantenendo detta pre-colo a allo ste so valore di temperatura e detto gas vettore allo stesso valore di pressione.
  15. 15. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 14, caratterizzato dal fatto di prevedere il calcolo di un primo valore corrispondente alle condizioni di pressione del gas vettore in detto condotto capillare per un determinato valore di temperatura durante la fase di iniezione del campione nella pre-colonna e durante la fase di evacuazione del solvente attraverso detti mezzi a valvola, detto primo valore di pressione essendo calcolato per garantire il massimo volume di campione iniettabile in detta pre-colonna.
  16. 16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 14, caratterizzato dal fatto di prevedere il calcolo di un primo valore corrispondente alle condizioni di pressione del gas vettore in detto condotto capillare per un determinato valore di temperatura durante la fase di iniezione del campione nella pre-colonna e durante la fase di evacuazione del solvente attraverso detti mezzi a valvola, detto primo valore essendo calcolato per garantire una prestabilita portata attraverso detti mezzi a valvola in funzione delle caratteristiche e delle dimensioni geometriche della pre-colonna.
  17. 17. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 16, caratterizzato dal fatto di prevedere il calcolo di un secondo valore corrispondente alle condizioni di pressione del gas vettore in detta pre-colonna e in detta colonna capillare analitica dopo la chiusura di detti mezzi a valvola, detto secondo valore essendo calcolato per garantire una prestabilita portata attraverso la colonna capillare analitica in funzione delle sue caratteristiche e delle sue dimensioni geometriche.
  18. 18. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 17, caratterizzato dal fatto che il valore di temperatura in base a cui viene calcolato detto primo valore di pressione è uguale al valore di temperatura in base a cui si calcola detto secondo valore di pressione.
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