Лабораторный сушильный шкаф — что это такое: назначение и принципы работы

Лабораторные сушильные шкафы — это специализированное оборудование, предназначенное для поддержания заданной температуры в рабочей камере и выполнения термогравиметрических анализов.

Одной из основных задач таких шкафов является определение влажности вещества — важнейшего параметра, который влияет на характеристики сырья и готовой продукции. Влажность напрямую связана с качеством пищевых продуктов (вкус, текстура) и эксплуатационными свойствами, например, строительных смесей.

Как работает сушильный шкаф

Принцип их работы заключается в сушке образца до полного удаления влаги при строго заданной температуре. Затем производится взвешивание до и после сушки — по разнице масс определяется массовая доля влаги. Сушильные шкафы позволяют одновременно обрабатывать несколько проб, что ускоряет проведение исследований.

Конструкция сушильного шкафа представляет собой термоизолированную камеру, внутри которой расположены нагревательные элементы (ТЭНы). Температуру в камере контролирует высокоточный датчик, который передает данные на контроллер. При отклонении температуры от установленного значения контроллер включает или выключает нагрев.

Типы сушильных шкафов

Большинство сушильных шкафов, за исключением специализированных моделей, не являются полностью герметичными и обеспечивают постоянный воздухообмен с внешней средой даже во время работы.

В современных лабораторных термошкафах воздушный поток из помещения сначала поступает в камеру предварительного нагрева, а затем — в основное рабочее пространство. Это решение позволяет минимизировать температурные колебания внутри камеры.

По способу циркуляции воздуха сушильные шкафы делятся на два типа:

• с естественной конвекцией (гравитационной);
• с принудительной конвекцией.

В устройствах с естественной конвекцией обмен воздуха осуществляется через специально предусмотренные отверстия. Их расположение продумано так, чтобы движение воздуха внутри камеры обеспечивало равномерное распределение температуры по всему объему.

Шкафы с принудительной конвекцией дополнительно оснащаются вентиляторами, создающими направленный воздушный поток. Такая система позволяет быстрее выравнивать температуру, особенно после открытия дверцы.

Для работы с легкими и порошкообразными материалами в продвинутых моделях предусмотрена регулировка скорости вращения вентилятора, чтобы исключить сдувание образцов и обеспечить стабильные условия сушки.

Для чего используются сушильные шкафы

Сушильные шкафы применяются для разных задач:

1. Сушка (обезвоживание)

Процесс удаления влаги из образцов, применяемый в экологических, биологических и клинических лабораториях. Наилучшим образом для этого подходят печи с принудительной вентиляцией и вакуумные печи — они эффективно удаляют влагу и понижают температуру кипения воды, позволяя сушить материалы при более низких температурах, что особенно важно для чувствительных образцов. Печи с гравитационной конвекцией используются для сушки мелкодисперсных веществ, поскольку не создают сильного воздушного потока, способного их рассеять.

2. Стерилизация

Термическое обеззараживание лабораторного оборудования от патогенных микроорганизмов. Обычно проводится при температуре не ниже 160 °C в течение 45–60 минут.

3. Отжиг

Термическая обработка, включающая нагрев и постепенное охлаждение стеклянных или металлических изделий. Используется для снижения твердости, повышения пластичности материалов. Применяется в металлургии, производстве медицинских приборов и материаловедении. После отжига материалы легче поддаются резке и формовке.

4. Испарение

Используется для удаления избыточных растворителей при концентрации растворов, а также в процессе измерения температуры плавления веществ.

5. Отверждение склеивания

Сочетание сушки и запекания, в результате которого материал приобретает окончательную твердую структуру. Применяется при производстве эпоксидных смол, клеевых составов, пластмасс и резины. Особенно актуально в полимерных исследованиях, нанотехнологиях и полупроводниковой промышленности.

6. Полиимидный обжиг

Термическая обработка жидкого полиимида, залитого в печь, с целью формирования тонкой полимерной пленки. Такие пленки используются в качестве слоев перераспределения, для склеивания и связывания микросхем.

Кроме того, лабораторные печи используются для испытаний на прочность, эластичность, деформацию и другие физико-механические свойства материалов. В криминалистике вакуумные печи особой конфигурации помогают выявлять отпечатки пальцев. В биологических лабораториях гравитационно-конвекционные печи применяются для удаления микробных загрязнений с приборов, а вакуумные — для приклеивания подложек к фильтрам. В экологических исследованиях образцы взвешивают до и после сушки для определения уровня влажности.

Как выбрать сушильный шкаф в зависимости от потребностей

Сушильные шкафы представлены в разнообразных конфигурациях, каждая из которых имеет свое назначение.

• Универсальный сушильный шкаф.

Такой тип оборудования подходит для широкого круга применений — от сушки зерна и термогравиметрического анализа до промышленных испытаний при температурах до 300 °C.
При выборе модели важно учитывать тип термодатчика и системы управления. Оптимальное решение — Pt-датчик в сочетании с ПИД-контроллером: они обеспечивают высокую точность поддержания заданной температуры.

• Медицинский.

Оборудование, используемое в медицине, должно соответствовать строгим стандартам. Для подогрева материалов, например, в физиотерапии, следует выбирать специализированные медицинские шкафы, соответствующие требованиям санитарии и безопасности конкретной сферы деятельности.

• Парафиновый.

Незаменим при работе с биологическими тканями в среде парафина. Минимальный воздухообмен в камере снижает контакт парафина с кислородом, что особенно важно в гистологии и криминалистике.

• Вакуумный.

Идеален для бережной сушки чувствительных образцов при пониженных температурах. Отсутствие воздуха в камере позволяет эффективно удалять влагу без перегрева материала.

• Охлаждающий.

Используется, когда необходимо сохранить свойства образцов, полностью удаляя влагу без термического воздействия — например, при сушке заквасок. Регулируемая глубина вакуума (включая настройку остаточного давления) дает возможность точно контролировать интенсивность дегидратации.

• Шкаф для сушки лабораторной посуды.

Незаменим в лабораториях с большим объемом рутинных анализов. Такие шкафы ускоряют сушку стеклянной и фарфоровой посуды, предотвращая ее перегрев. Конвекционная подача воздуха дополнительно сокращает время высушивания.

Кроме того, при выборе сушильного шкафа обращайте внимание на:

• Полезный объем камеры. Большая камера позволяет одновременно обрабатывать больше образцов.
• Количество полок. Удобная организация внутреннего пространства упрощает размещение материалов.
• Материал камеры. Корпуса премиум-класса часто выполнены из нержавеющей стали, устойчивой к коррозии.
• Тип питания. Некоторые модели требуют подключения к трехфазной электросети.
• Габариты и условия установки. Необходимо предусмотреть свободное пространство вокруг шкафа для вентиляции и корректной работы оборудования.

Правильный выбор сушильного шкафа напрямую зависит от специфики лаборатории и требований к процессу сушки.

Современные функции сушильных шкафов

Современные требования к лабораторному оборудованию касаются не только точности и надежности, но и максимального удобства в эксплуатации.

Одним из направлений совершенствования становится интеграция приборов с цифровыми технологиями. Новейшие модели сушильных шкафов оснащаются интерфейсами Ethernet и USB, что позволяет управлять устройством дистанционно — через компьютер или смартфон. Для защиты от несанкционированного доступа предусмотрена система паролей.

Функция программирования, реализованная через простое и понятное меню, дает возможность задавать температурные профили с шагом по времени. В процессе работы данные о параметрах сохраняются и могут быть экспортированы на ПК. Такая функциональность обеспечивает полную прослеживаемость условий сушки, что важно при работе с чувствительными образцами.

АНАЛИТПРИБОР предлагает полный комплекс услуг по вводу лабораторного оборудования в эксплуатацию, а также его гарантийному и постгарантийному обслуживанию. Специалисты активно взаимодействуют с производителями оборудования, регулярно проходят обучение и повышают квалификацию, чтобы оставаться в курсе всех технических новшеств.

Инженеры АНАЛИТПРИБОР осуществляют установку и первоначальную настройку приборов, при необходимости — подключение к компьютеру и синхронизацию, а также обучают персонал работе с техникой.

Профессиональная поддержка команды АНАЛИТПРИБОР — залог стабильной и эффективной работы вашего лабораторного оборудования.