دستگاه‌های گرمایش آزمایشگاهی یکی از آیتم‌های استاندارد موجود در هر آزمایشگاهی هستند؛ از این رو بسیار لازم است که آنها را بشناسید و با انواع مختلف آن آشنایی داشته باشید. به طور کلی هیتر آزمایشگاهی یکی از تجهیزات اساسی در بسیاری از آزمایشگاه‌های علمی و صنعتی است. از این وسایل برای گرم کردن مواد مختلف و کنترل دقیق دما استفاده می‌کنند. آنها به دانشمندان این اجازه را می‌دهند که واکنش‌های شیمیایی، نمونه‌های بیولوژیکی و فرایندهای صنعتی را در شرایط دمایی کنترل شده را بررسی کنند. در ادامه به بررسی دقیق تر هیتر آزمایشگاهی، انواع و کاربردهای آن می‌پردازیم.
هیتر آزمایشگاهی چیست؟
هیتر آزمایشگاهی در واقع یک دستگاه گرم کننده است که برای تولید گرما در محیط‌های آزمایشگاهی استفاده می‌شود. معمولا برای گرم کردن انواع نمونه‌ها و محلول‌ها استفاده می‌شود. این تجهیزات از منابع مختلفی از انرژی مانند برق یا گاز استفاده می‌کنند و می‌توانند دما را به صورت دقیق کنترل نمایند.
هیتر آزمایشگاهی چگونه کار می‌کند؟
به طور کلی آزمایشگاه‌ها از نوعی دستگاه گرمایشی برای تنظیم دما در سراسر پردازش نمونه‌ها و آزمایش‌ها استفاده می‌کنند. دما به طور گسترده‌ای به عنوان مهم‌ترین متغیر فیزیکی در کنترل آزمایش‌های بیولوژیکی و شیمیایی در نظر گرفته می‌شوند. به همین دلیل بسیار مهم است که به طور دقیق نظارت و تنظیم شود. انتقال حرارت در این تجهیزات به صورت همرفتی، مکانیکی یا گرانشی است.
انواع هیتر آزمایشگاهی:
این تجهیزات در انواع مختلفی برای کاربردهای متنوعی طراحی شدند که در ادامه بررسی می‌کنیم.
هات پلیت چیست؟
هیترهای صفحه‌ای از پرکاربردترین و رایج‌ترین هیترهای آزمایشگاهی هستند. یک صفحه فلزی مسطح دارند که نمونه مورد نظر روی آن قرار می‌گیرد و صفحه گرم می‌شود. برای گرم کردن و هم زدن نمونه‌ها به صورت یکنواخت استفاده می‌شود. آنها گرمای کمتری نسبت به سایر گزینه‌ها ارائه می‌دهند؛ زیرا از شعله باز استفاده نمی‌کنند.
آنها در انواع مختلفی مانند آلومینیوم، مواد سرامیکی و غیره ساخته شدند. ویژگی‌های اصلی این صفحات شامل:
- تنظیم دقیق دما
- توزیع یکنواخت حرارت
- مقاومت در برابر مواد شیمایی
- قابلیت استفاده برای ظروف مختلف
است. این دستگاه‌ها در آزمایش‌هایی که نیاز به گرم کردن تدریجی و مداوم دارند، استفاده می‌کنند. برای مثال برای تهیه محلول‌های داغ یا انجام واکنش‌های گرما زا استفاده می‌شوند. آنها در انواع مختلفی مانند آلومینیوم، مواد سرامیکی و غیره ساخته شدند.
هات پلیت الکتریکی:
آنها برای گرم کردن نمونه‌ها استفاده می‌شوند و جایگزین ایمن تری نسبت به شعله‌های باز هستند. علاوه بر ایمنی، می‌توانند گرم کردن و هم زدن را در یک زمان انجام دهند.
هات پلیت دیجیتال:
این مورد در کاربردهایی استفاده می‌شود که محلول‌ها تحمل بسیار کمی برای نوسانات دمایی دارند. صفحات داغ دیجیتال دارای نمایشگر دیجیتالی هستند که امکان کنترل دقیق دما را فراهم می‌کند. آنها همچنین دارای یک تایمر داخلی و هشدارهای دما و یک برنامه نویس اختیاری برای ایجاد مشخصات دما هستند.
صفحه داغ بی اثر:
همه کاره‌ترین نوع‌هات پلیت است که روی آنها از سرامیک و لعاب شیشه‌ای پوشانده شده است که باعث می‌شود در برابر دما و مواد شیمیایی مقاوم باشند و به راحتی تمیز شوند. آنها کمتر گرما را به کنارها و لبه‌های داغ صفحه منتقل می‌کنند و خطر سوختگی را برای کاربر به حداقل می‌رسانند. همچنین می‌توانند در تماس با فلزات خورنده از فرسایش جلوگیری کنند.
حمام گرم دیجیتالی:
حمام خشک نوعی دستگاه گرمایش آزمایشگاهی است که برای گرم کردن نمونه‌ها برای کاربردهای مختلف در نظر گرفته شده است. آنها اغلب در زیست شناسی مولکولی، بیوشیمی، کاربردهای ژنتیکی و اندازه گیری ظرفیت در بلوک‌ها استفاده می‌شوند. یک حمام خشک دیجیتال حاوی یک ریز تراشه است که به شما اجازه می‌دهد دما را از طریق رابط دیجیتال کنترل نمایید؛ در حالی که حمام خشک آنالوگ این را ارائه نمی‌دهد.
شوف بالن:
این دستگاه‌ها برای توزیع یکنواخت گرما طراحی شدند و به ویژه برای گرم کردن فلاسک‌های ته گرد، کتری‌های واکنش و سایر مخازن واکنش مرتبط مفید هستند. آنها با محصور کردن یک المنت حرارتی در یک سری از لایه‌های پارچه فایبرگلاس ساخته می‌شوند، زمانی که پوشش فایبرگلاس دست نخورده باشد، برای استفاده آزمایشگاهی ایمن در نظر گرفته می‌شود.
این تجهیز از تماس مستقیم المنت حرارتی با مایع جلوگیری می‌شود و به توزیع یکنواخت گرما در اطراف فلاسک کمک می‌کند.
انکوباتور:
این دستگاه با ارائه یک محیط دمای کنترل شده از رشد کشت میکروبیولوژیکی پشتیبانی می‌کند. یک انکوباتور استاندارد، یک جعبه عایق با یک بخاری قابل تنظیم است که از ۶۰ الی ۶۵ درجه سانتی گراد متغیر است.
چراغ بونزن:
این دستگاه یک هیتر آزمایشگاهی کلاسیک است که برای گرم کردن مایعات در فنجان‌های کوچک یا لوله‌های آزمایش ایده آل است. چراغ بونزن با ترکیب یک گاز قابل اشتعال با مقادیر دقیق هوا قبل از احتراق کار می‌کند که باعث شعله شدیدتر در صفحه بالایی می‌شود. البته این دستگاه فاقد کنترل دقیق دما است و استفاده از شعله باز می‌تواند خطرناک باشد. این یکی از دلایلی است که استفاده از آنها کاهش یافته و جای خود را به دستگاه‌های گرمایش ایمن‌تر و کنترل شده‌تر داده است.
کوره‌های آزمایشگاهی:
در این وسایل، روش گرمایش همرفت است و مواد در حال گرم شدن به جای محفظه اصلی در یک محفظه جداگانه قرار می‌گیرند. این روش حرارت دادن از سوختن مواد جلوگیری می‌کند؛ در حالی که ماده را به اندازه کافی گرم می‌کند تا خشک شود. کوره‌ها تجهیزات استاندارد گرمایش آزمایشگاهی هستند که کنترل دقیق دما را برای گرم کردن، پخت، تبخیر و استریل کردن فراهم می‌کنند.
از آنها برای کاربردهای مختلفی مانند حذف آب یا سایر حلال‌ها از نمونه‌ها، خشک کردن ظروف شیشه‌ای آزمایشگاهی و حتی برای پخت، خشک و استریل کردن استفاده می‌کنند.
کوره‌های خشک کن:
کوره‌های خشک کن برای خشک کردن ظروف شیشه‌ای، تجهیزات یا نمونه‌ها استفاده می‌شوند. آنها اینکار را با استخراج رطوبت از اقلام با استفاده از همرفت در دمای پایین انجام می‌دهند. از مواد شیمیایی و دارویی تا دانه‌ها و نمونه‌های پزشکی، کوره‌های خشک کن طیف وسیعی از مواد را مدیریت می‌کنند. برای خشک کردن ظروف شیشه‌ای آزمایشگاهی برای جلوگیری از آلودگی و اطمینان از نتایج دقیق در آزمایش‌ها استفاده می‌شوند. آنها معمولا از جنس آلومینیوم هستند که یک محفظه عایق دو جداره و یک سیستم پیچ گرمایش الکتریکی دارند و محیط کنترل شده و خشک را برای کاربردهای آزمایشگاهی فراهم می‌کنند.
کوره‌های با دمای بالا:
این کوره‌ها برای کاربردهایی طراحی شدند که به دمای بالایی نیاز دارند. آنها با استفاده از یک عنصر حرارتی که گرما را از طریق وسایل الکتریکی تولید می‌کند به این امر دست می یابند. برای دمای بسیار بالا طراحی شدند و دارای فولاد ضدزنگ و یک پوشش مقاوم در بیرون هستند که برای تحمل و حفظ درجه حرارت بالا مناسب هستند. محدوده دمایی آنها ۴۰۰ الی ۶۰۰ درجه سانتی گراد است و در صنایع بیوتکنولوژی، داروسازی و تولید مواد استفاده می‌شوند.
کوره‌های خلاء:
این کوره‌ها با ایجاد محیطی کم فشار در داخل اجاق، در مقایسه با اجاق‌های معمولی، رطوبت را از مواد در دماهای پایین‌تر حذف می‌کنند. پمپ خلاء در این کوره‌ها نقش مهمی را در ایجاد و حفظ خلاء ایفا می‌کنند. این تجهیزات برای کاربردهای زیر استفاده می‌شوند:
- استریل کردن
- حذف حلال‌ها
- عملیات حرارتی
- تجهیزات خشک کن
- پخت پوشش‌های اپوکسی
همچنین در حذف آب از وسایل الکترونیکی پر از رطوبت نیز کاربرد دارند.
روش‌های گرمایش جایگزین:
روش‌های جایگزین برای هیترهای آزمایشگاهی شامل استفاده از حمام روغن، حمام نمک و مایکروویو‌ها است که در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم.
حمام روغن:
در این وسایل یک فلاسک یا ظرف با روغن گرم احاطه شده است و یک منبع گرمایش کنترل شده و یکنواخت را ایجاد می‌کند. این یکنواختی از توزیع یکنواخت گرما در سراسر روغن به دست می آید و دمای ثابتی را برای جسم در حال گرم شدن پدید می آورد. علاوه بر گرمایش یکنواخت، تجهیزاتی همه کاره هستند و طیف وسیعی از اندازه‌های مایع و فلاسک را در خود جای می‌دهد و دارای اقدامات ایمنی مانند خاموش شدن خودکار هستند. با این حال انتخاب روغن مناسب بسیار حیاتی است. روغن سیلیکون و روغن‌های معدنی به دلیل نقطه جوش بالا و پایداری در دماهای بالا معمولا مناسب هستند.
حمام نمک:
حمام‌های نمک پایداری حرارتی بالایی را در دماهای بالا ارائه می‌دهند و برای کنترل دقیق دما ایده آل هستند. آنها با استفاده از نمک‌های مذاب عمل می‌کنند و دارای رسانایی حرارتی بالایی هستند و می‌توانند دمای پایدار را در محدوده وسیعی حفظ کنند.
مایکروویو:
این تجهیزات با قرار دادن مواد در معرض تابش الکترومغناطیسی در محدوده فرکانس دستگاه کار می‌کنند. آب، چربی و مولکول‌های خاصی این تشعشعات را جذب می‌کنند و باعث ارتعاش و تولید گرما می‌شوند.
کاربردهای هیتر آزمایشگاهی:
به ندرت می توان آزمایشگاهی را یافت که حداقل یک دستگاه گرمایشی مانند اجاق،هات پلیت، حمام روغن و غیره نداشته باشد. معمولا از این وسایل برای کاربردهای زیر استفاده می‌کنند:
- تقطیر حلال‌ها برای خالص سازی
- بررسی سینتیک واکنش‌های شیمیایی
- خشک و استریل کردن ظروف شیشه‌ای
- رسوبات خشک یا تعیین تلفات در زمان خشک شدن
- تعیین خواص فیزیکی مانند نقطه جوش، اشتعال و ذوب
این تجهیزات برای طیف گسترده ای از حوزه‌ها علمی و صنعتی کاربرد دارند. برای انجام واکنش‌های شیمیایی که نیازمند دمای کنترل شده هستند، در آزمایشگاه‌های شیمی و شیمی فیزیک استفاده می‌شوند. برای حفظ دمای ثابت نمونه‌های زیستی به کار می روند. کشت سلول و بررسی فعالیت آنزیم‌هایی که به دمای مشخص و یکنواخت نیاز دارند، مفید هستند. در فرایندهای مرتبط با مهندسی مواد و سرامیک‌ها، مانند عملیات‌های حرارتی و تجزیه مواد کاربرد دارند.
برای تست پایدرای حرارتی محصولات و مطالعه فرایندهای پخت و پز به کار می روند. کنترل دما در فرایندهای تولید مواد غذایی برای حفظ کیفیت و ایمنی محصولات اهمیت زیادی دارد. در داروسازی نیز برای تحقیق و توسعه داروها، به ویژه در آزمایش‌های کنترل دما و هم زدن مواد دارویی استفاده می‌شوند.
لوازم جانبی مقاوم در برابر حرارت:
کار با دستگاه گرمایش احتمالا به ابزارهای مقاوم در برابر حرارت نیاز دارد. آنها تضمین می‌کنند که می توانید بدون سوختن، دستگاه خود را اداره کنید.
- بوته‌ها: اینها ظروفی هستند که می توان عناصر فلزی را در آنها ذوب کرد تا اجسام جدید ریخته شوند و به آلیاژ تبدیل شوند. آنها قادر به تحمل دمای بالا هستند و برای استفاده در دستگاه گرمایشی ایده آل هستند.
- میله‌ها: در اکثر آزمایشگاه‌ها از نوعی دستگاه حرارتی استفاده می‌کنند که ملیه برای مخلوط کردن مایعات و مواد شیمیایی استفاده می‌شود. آنها معمولا از نوع خاصی از شیشه‌های آزمایشگاهی مقاوم در برابر حرارت به نام بوروسیلیکات هستند.
- فویل‌ها: معمولا برای مهم و موم کردن ظروف آزمایشگاهی و ساخت ظروف توزین و قایق استفاده می‌شود. فویل یک ماده ایده آل برای آزمایشگاه‌ها است که با دستگاه‌های گرمایشی سروکار دارد و می تواند سطوح بالایی از گرما را تحمل کند. برخی از آزمایش‌ها ممکن است نیازمند فلاسک یا لوله برای محافظت در برابر اکسیداسیون، تبخیر و آلودگی متقابل در کشت سلولی در طول پردازش، ذخیره سازی و حمل و نقل با فویل داشته باشند.
در زمان کار با انواع هیتر آزمایشگاهی استفاده از این وسایل اهمیت ویژه ای می یابد.
نکات ایمنی:
مانند بسیاری از دستگاه‌های آزمایشگاهی، در زمان کار با هر دستگاه باید اقدامات ایمنی را رعایت نمایید. زیرا هر یک می تواند باعث سوختگی و بروز آسیب شود. همچنین این دستگاه‌ها می‌توانند جرقه بزنند و باعث آتش سوزی و انفجار شوند. از این رو برای اطمینان از آنها باید موارد زیر را بدانید:
- در صورت عدم استفاده، آنها را از برق بکشید.
- مطمئن شوید که دستگاه معیوب یا خراب نیست.
- از رها کردن دستگاه بدون مراقبت خودداری کنید.
- دستگاه محصور است و با سیم‌ها تماس پیدا نمی‌کند.
- از سطوح رسانایی که با گرما در تماس هستند محافظت کنید.
- بررسی کنید که دستگاه روشن است یا اخیرا از آن استفاده شده است.
- برای کنترل ولتاژ ورودی از دستگاه‌هایی با ترانسفورماتورهای خودکار استفاده کنید.
بر اساس معیارهایی مانند محدوده دما، اندازه، ویژگی‌های ایمنی و سهولت استفاده، دستگاه گرمایش مناسب برای کاربردهای آزمایشگاهی انتخاب نمایید. در زمان استفاده از آنها از تهویه مناسب اطمینان حاصل نمایید و اقدامات احتیاطی را رعایت کنید. برای مثال از تهویه مناسب و دستکش‌های مقاوم در برابر حرارت استفاده نمایید.
بدون دیدگاه