Analizzatore cromatografico a gas per biodiesel (GC-FID)
Analizzatore cromatografico a gas per biodiesel (GC-FID) – ToronGC™ 6751
Cromatografo a gas per biodiesel secondo ASTM D6584: Glicerina libera e totale, monogliceridi, digliceridi e trigliceridi in B100
Il gascromatografo ASTM D6584 misura la glicerina libera, la glicerina totale, i monogliceridi, i digliceridi e i trigliceridi nel biodiesel di esteri metilici degli acidi grassi (FAME) derivato da oli vegetali o grassi animali. Questi analiti sono regolamentati dalle norme ASTM D6751 e EN 14214, che definiscono le concentrazioni massime ammissibili di gliceridi che un lotto di B100 deve rispettare prima di poter essere utilizzato come componente di miscelazione o come combustibile puro. Il ToronGC™ 6751 offre ai laboratori di produzione e alle strutture di prova di terze parti un sistema analitico conforme per tale determinazione della qualità.
L'analizzatore combina un rivelatore a ionizzazione di fiamma (FID) con un vero e proprio sistema di iniezione a freddo direttamente sulla colonna. A differenza dei sistemi di iniezione split/splitless, il sistema a freddo deposita il campione direttamente sulla colonna analitica al di sotto del punto di ebollizione del solvente. Ciò impedisce l'evaporazione selettiva dei gliceridi più pesanti prima dell'inizio della separazione, preservando il trasferimento completo dell'analita sull'intero intervallo di massa senza perdite significative o degradazione termica delle frazioni di trigliceridi labili.
La separazione avviene su una colonna analitica per biodiesel non polare (10 m x 0.32 mm di diametro interno, spessore del film di 0.1 μm) collegata a una precolonna di guardia da 1 m x 0.53 mm di diametro interno tramite un raccordo a T metallico a tenuta stagna, spurgato ad alta temperatura. La colonna è progettata per resistere agli ampi cicli di temperatura richiesti da questo metodo e mantiene tempi di ritenzione riproducibili per tutta la sua durata.
Analizzatore cromatografico a gas per biodiesel (GC-FID) – Applicazioni del ToronGC™ 6751
- Controllo qualità della produzione di biodiesel: verifica che il B100 finito soddisfi i limiti di glicerina libera, glicerina totale e gliceridi stabiliti dalle norme ASTM D6751 e EN 14214 prima che un lotto venga autorizzato alla vendita o alla miscelazione.
- Laboratori di analisi dei carburanti di terze parti: Fornisce ai laboratori di certificazione indipendenti un sistema GC-FID configurato per le determinazioni di glicerina e gliceridi secondo lo standard ASTM D6584 su campioni forniti dai produttori.
- Monitoraggio del processo di transesterificazione: tiene traccia dei livelli di monogliceridi, digliceridi e trigliceridi nelle fasi critiche del reattore per confermare che la conversione abbia raggiunto la resa richiesta prima di procedere con il lotto successivo.
- Conformità normativa sui combustibili rinnovabili: supporta i fornitori che certificano il B100 secondo lo standard statunitense per i combustibili rinnovabili (RFS2) o i programmi LCFS della California, che fanno riferimento alla norma ASTM D6751 come specifica di qualità di riferimento.
- Ricerca e sviluppo di materie prime: quantifica le frazioni di glicerolo e gliceridi in lotti sperimentali di FAME (esteri metilici degli acidi grassi) derivati da nuove materie prime, supportando la qualificazione delle materie prime e l'ottimizzazione dei parametri di reazione.
- Operazioni di terminale e miscelazione del carburante: consente ai laboratori del terminale di verificare la qualità della materia prima B100 al momento del ricevimento, prima di incorporarla nel pool di gasolio B5, B10 o B20.
Internazionali
- ASTM D6584 — Metodo di prova standard per la determinazione di monogliceridi totali, digliceridi totali, trigliceridi totali e glicerina libera e totale nel biodiesel di metil esteri degli acidi grassi B100 mediante gascromatografia; il metodo per il quale questo analizzatore è configurato e validato.
- ASTM D6751 — Specifiche standard per la miscela di biodiesel B100 destinata ai combustibili a base di distillati medi; definiscono le concentrazioni massime ammissibili di glicerina e gliceridi che il B100 finito deve soddisfare per l'uso commerciale come carburante.
- EN 14214 — Specifica europea per gli esteri metilici degli acidi grassi (FAME) destinati ai motori diesel e alle applicazioni di riscaldamento; stabilisce i limiti di concentrazione dei gliceridi per i mercati che richiedono la certificazione europea, equivalenti per ambito di applicazione ai limiti stabiliti dalla norma ASTM D6751.
Analizzatore cromatografico a gas per biodiesel (GC-FID) – Caratteristiche principali del ToronGC™ 6751
- Iniettore a freddo direttamente sulla colonna: deposita il campione al di sotto del punto di ebollizione del solvente direttamente sulla colonna analitica, garantendo un trasferimento imparziale dell'intera gamma di massa dei gliceridi e prevenendo la degradazione dei componenti labili dei trigliceridi all'ingresso.
- Display LCD touchscreen da 10.2 pollici con monitoraggio in tempo reale: visualizza simultaneamente la temperatura del forno, lo stato del rilevatore e la pressione del gas vettore, consentendo all'operatore di verificare le condizioni di funzionamento senza dover navigare tra menu separati durante una sequenza.
- Programmazione della temperatura a cinque fasi: consente di gestire l'ampia rampa di temperatura del forno necessaria per eluire la frazione di glicerolo volatile e la frazione di trigliceridi ad alto punto di ebollizione in un'unica corsa continua.
- Controllo elettronico della pressione (EPC) sia sul rivelatore FID che sull'ingresso capillare: mantiene costanti il flusso e la pressione di ingresso tra le iniezioni senza necessità di regolazioni manuali, garantendo la riproducibilità del tempo di ritenzione su un intero lotto di campioni.
- Protezione contro il surriscaldamento con limite di spegnimento configurabile: il forno si spegne automaticamente se una qualsiasi zona supera la soglia definita dall'utente, proteggendo la colonna analitica del biodiesel da danni termici irreversibili durante un aumento di temperatura.
- Protezione contro la perdita di pressione del gas vettore: interrompe il riscaldamento del forno in caso di calo di pressione all'ingresso, prevenendo l'ossidazione della colonna in caso di guasto di una bombola o di un regolatore.
- Controllo intelligente della temperatura della porta posteriore: regola dinamicamente l'angolo della porta del forno per mantenere il setpoint programmato anche in presenza di variazioni della temperatura ambiente, garantendo una precisione del setpoint di ±0.1 °C per tutta la durata del ciclo.
- Supporto per un massimo di quattro configurazioni di rivelatori: consente allo strumento di eseguire simultaneamente FID e TCD o di essere riconfigurato per altre applicazioni GC nel settore petrolifero e dei carburanti, oltre al biodiesel.
- Campionatore automatico a 19 posizioni: elabora campioni di biodiesel derivatizzato senza supervisione durante la notte, riducendo i tempi di manipolazione per campione nei laboratori di controllo qualità ad alta produttività.
- Autodiagnosi con visualizzazione del codice di errore: identifica i guasti della colonna, del rivelatore e del gas vettore tramite il codice visualizzato sullo schermo, consentendo all'operatore di individuare e risolvere i problemi senza dover consultare un manuale di assistenza esterno.
Teoria e metodo
Il glicerolo e i gliceridi (mono-, di- e tri-) sono composti polari ad alto punto di ebollizione che non possono essere iniettati in una colonna GC nella loro forma nativa senza subire adsorbimento o perdita termica all'ingresso. Prima dell'analisi, ogni campione viene trattato con MSTFA (N-metil-N-trimetilsililtrifluoroacetamide) in piridina, che converte i gruppi idrossilici del glicerolo e degli scheletri dei gliceridi in derivati eterei trimetilsililici (TMS). La derivatizzazione aumenta la volatilità del composto e consente a ciascun analita di migrare attraverso la colonna senza legame irreversibile alla superficie o decomposizione.
Prima della derivatizzazione, al campione vengono aggiunti due standard interni: 1,2,4-butantriolo (IS1) per la frazione di glicerolo e tricaprina (IS2) per le frazioni di gliceridi. Quattro composti di riferimento (glicerolo, mono-oleina, di-oleina e tri-oleina) costituiscono la curva di calibrazione. Il campione derivatizzato viene caricato tramite l'autocampionatore a 19 posizioni nell'iniettore a freddo sulla colonna e depositato direttamente sulla colonna analitica per biodiesel per la separazione.
Un sistema di riscaldamento a cinque stadi eluisce sequenzialmente la frazione di glicerolo e le tre classi di gliceridi attraverso il rivelatore a ionizzazione di fiamma (FID), producendo segnali proporzionali alla massa di carbonio di ciascun composto. I rapporti tra le aree dei picchi e i rispettivi standard interni forniscono la frazione di massa assoluta (% m/m) di glicerina libera, glicerina totale e ciascuna classe di gliceridi, che vengono poi confrontate con i limiti previsti dalle norme ASTM D6751 e EN 14214 per determinare l'esito positivo o negativo del lotto.
Analizzatore cromatografico a gas per biodiesel (GC-FID) – Specifiche tecniche ToronGC™ 6751
| Parametro | Specificazione |
|---|---|
| Campo di controllo della temperatura | Temperatura ambiente +5°C a 400°C |
| Incremento della temperatura | 0.1 ° C |
| Precisione del controllo della temperatura | ± 0.1 ° C |
| fasi di programmazione della temperatura | Stadi 5 |
| Tempo di attesa per fase | Da 0 a 999 minuti (incrementi di 0.1 minuti) |
| Velocità di riscaldamento massima (a o al di sotto di 200 °C) | 40 ° C / min |
| Velocità di riscaldamento massima (superiore a 200 °C) | 20 ° C / min |
| Rivelatore | Rivelatore a ionizzazione di fiamma (FID) |
| Sistema di iniezione | vero ingresso freddo in colonna |
| Colonna analitica | Non polare, 10 m x 0.32 mm di diametro interno, spessore del film 0.1 μm |
| Precolonna di protezione | 1 m x 0.53 mm ID |
| Posizioni massime del rilevatore | 4 |
| Display | LCD touch da 10.2 pollici |
| Capacità del campionatore automatico | Posizioni 19 |
| Controllo della pressione/flusso | Controllo elettronico della pressione (EPC) su FID e ingresso capillare |
| reagente di derivatizzazione | MSTFA in piridina |
| Standard interni | 1,2,4-butantriolo (IS1) e tricaprina (IS2) |
Limiti di riferimento per i composti (EN 14214)
| Compound | % massimo m/m |
|---|---|
| glicerina libera | 0.02 |
| Monogliceridi | 0.80 |
| digliceridi | 0.20 |
| trigliceridi | 0.20 |
| Glicerina totale | 0.25 |