Лабораторна сушильна шафа — що це таке: призначення та принципи роботи

Лабораторні сушильні шафи — це спеціалізоване обладнання, призначене для підтримання заданої температури в робочій камері та виконання термогравіметричних аналізів.

Одним з основних завдань таких шаф є визначення вологості речовини — найважливішого параметра, що впливає на характеристики сировини та готової продукції. Вологість безпосередньо пов’язана з якістю харчових продуктів (смак, текстура) та експлуатаційними властивостями, наприклад, будівельних сумішей.

Як працює сушильна шафа

Принцип їхньої роботи полягає у висушуванні зразка до повного видалення вологи за строго заданої температури. Потім здійснюється зважування до та після сушіння — за різницею мас визначається масова частка вологи. Сушильні шафи дозволяють одночасно обробляти декілька проб, що пришвидшує проведення досліджень.

Конструкція сушильної шафи являє собою термоізольовану камеру, всередині якої розміщені нагрівальні елементи (ТЕНи). Температуру в камері контролює високоточний датчик, що передає дані на контролер. При відхиленні температури від установленого значення контролер вмикає або вимикає нагрів.

Типи сушильних шаф

Більшість сушильних шаф, за винятком спеціалізованих моделей, не є повністю герметичними й забезпечують постійний повітрообмін із зовнішнім середовищем навіть під час роботи.

У сучасних лабораторних термошафах повітряний потік із приміщення спочатку потрапляє в камеру попереднього нагріву, а потім — в основний робочий простір. Це рішення дозволяє мінімізувати температурні коливання всередині камери.

За способом циркуляції повітря сушильні шафи поділяються на два типи:

• з природною конвекцією (гравітаційною);
• з примусовою конвекцією.

В пристроях із природною конвекцією обмін повітря відбувається через спеціально передбачені отвори. Їх розташування продумано так, щоб рух повітря всередині камери забезпечував рівномірний розподіл температури по всьому об’єму.

Шафи з примусовою конвекцією додатково оснащуються вентиляторами, що створюють спрямований повітряний потік. Така система дозволяє швидше вирівнювати температуру, особливо після відкривання дверцят.

Для роботи з легкими та порошкоподібними матеріалами в просунутих моделях передбачено регулювання швидкості обертання вентилятора, щоб виключити здування зразків і забезпечити стабільні умови сушіння.

Для чого використовуються сушильні шафи

Сушильні шафи застосовуються для різних завдань:

1. Сушіння (зневоднення)

Процес видалення вологи із зразків, що застосовується в екологічних, біологічних і клінічних лабораторіях. Найкраще для цього підходять печі з примусовою вентиляцією та вакуумні печі — вони ефективно видаляють вологу та знижують температуру кипіння води, дозволяючи сушити матеріали за нижчих температур, що особливо важливо для чутливих зразків. Печі з гравітаційною конвекцією використовуються для сушіння дрібнодисперсних речовин, оскільки не створюють сильного повітряного потоку, здатного їх розсіяти.

2. Стерилізація

Термічна дезінфекція лабораторного обладнання від патогенних мікроорганізмів. Зазвичай проводиться при температурі не нижче 160 °C упродовж 45–60 хвилин.

3. Відпал

Термічна обробка, що включає нагрівання та поступове охолодження скляних або металевих виробів. Використовується для зниження твердості, підвищення пластичності матеріалів. Застосовується в металургії, виробництві медичних приладів і матеріалознавстві. Після відпалу матеріали легше піддаються різанню та формуванню.

4. Випаровування

Використовується для видалення надлишкових розчинників при концентрації розчинів, а також у процесі вимірювання температури плавлення речовин.

5. Затвердіння склеювання

Поєднання сушіння та запікання, в результаті якого матеріал набуває остаточної твердої структури. Застосовується у виробництві епоксидних смол, клейових складів, пластмас і гуми. Особливо актуально в полімерних дослідженнях, нанотехнологіях та напівпровідниковій промисловості.

6. Поліімідне запікання

Термічна обробка рідкого полііміду, залитого в піч, з метою формування тонкої полімерної плівки. Такі плівки використовуються як шари перерозподілу, для склеювання та з’єднання мікросхем.

Крім того, лабораторні печі використовуються для випробувань на міцність, еластичність, деформацію та інші фізико-механічні властивості матеріалів. У криміналістиці вакуумні печі особливої конфігурації допомагають виявляти відбитки пальців. У біологічних лабораторіях гравітаційно-конвекційні печі застосовуються для видалення мікробного забруднення з приладів, а вакуумні — для приклеювання підкладок до фільтрів. В екологічних дослідженнях зразки зважують до та після сушіння для визначення рівня вологості.

Як вибрати сушильну шафу залежно від потреб

Сушильні шафи представлені в різноманітних конфігураціях, кожна з яких має своє призначення.

• Універсальна сушильна шафа.

Такий тип обладнання підходить для широкого кола застосувань — від сушіння зерна й термогравіметричного аналізу до промислових випробувань при температурах до 300 °C.
Під час вибору моделі важливо враховувати тип термодатчика й систему керування. Оптимальне рішення — Pt-датчик у поєднанні з ПІД-контролером: вони забезпечують високу точність підтримання заданої температури.

• Медична.

Обладнання, що використовується в медицині, має відповідати суворим стандартам. Для підігріву матеріалів, наприклад, у фізіотерапії, слід обирати спеціалізовані медичні шафи, які відповідають вимогам санітарії та безпеки конкретної сфери діяльності.

• Парафінова.

Незамінна при роботі з біологічними тканинами в середовищі парафіну. Мінімальний повітрообмін у камері знижує контакт парафіну з киснем, що особливо важливо в гістології та криміналістиці.

• Вакуумна.

Ідеальна для дбайливого сушіння чутливих зразків за знижених температур. Відсутність повітря в камері дозволяє ефективно видаляти вологу без перегрівання матеріалу.

• Охолоджувальна.

Використовується, коли потрібно зберегти властивості зразків, повністю видаляючи вологу без термічного впливу — наприклад, під час сушіння заквасок. Регульована глибина вакууму (включаючи налаштування залишкового тиску) дає змогу точно контролювати інтенсивність дегідратації.

• Шафа для сушіння лабораторного посуду.

Незамінна в лабораторіях з великим обсягом рутинних аналізів. Такі шафи прискорюють сушіння скляного та фарфорового посуду, запобігаючи його перегріванню. Конвекційна подача повітря додатково скорочує час висушування.

Крім того, під час вибору сушильної шафи звертайте увагу на:

• Корисний об’єм камери. Велика камера дозволяє одночасно обробляти більше зразків.
• Кількість полиць. Зручна організація внутрішнього простору спрощує розміщення матеріалів.
• Матеріал камери. Корпуси преміум-класу часто виготовлені з нержавіючої сталі, стійкої до корозії.
• Тип живлення. Деякі моделі потребують підключення до трифазної електромережі.
• Габарити та умови встановлення. Необхідно передбачити вільний простір навколо шафи для вентиляції та коректної роботи обладнання.

Правильний вибір сушильної шафи безпосередньо залежить від специфіки лабораторії та вимог до процесу сушіння.

Сучасні функції сушильних шаф

Сучасні вимоги до лабораторного обладнання стосуються не лише точності та надійності, а й максимальної зручності в експлуатації.

Одним із напрямів удосконалення стає інтеграція приладів із цифровими технологіями. Найновіші моделі сушильних шаф оснащуються інтерфейсами Ethernet і USB, що дозволяє керувати пристроєм дистанційно — через комп’ютер або смартфон. Для захисту від несанкціонованого доступу передбачена система паролів.

Функція програмування, реалізована через просте й зрозуміле меню, дає змогу задавати температурні профілі з кроком по часу. У процесі роботи дані про параметри зберігаються та можуть бути експортовані на ПК. Така функціональність забезпечує повну відстежуваність умов сушіння, що важливо при роботі з чутливими зразками.

АНАЛІТПРИЛАД пропонує повний комплекс послуг із введення лабораторного обладнання в експлуатацію, а також його гарантійного та післягарантійного обслуговування. Фахівці активно взаємодіють із виробниками обладнання, регулярно проходять навчання та підвищують кваліфікацію, щоб залишатися в курсі всіх технічних новинок.

Інженери АНАЛІТПРИЛАД здійснюють установку та початкове налаштування приладів, за потреби — підключення до комп’ютера й синхронізацію, а також навчають персонал роботі з технікою.

Професійна підтримка команди АНАЛІТПРИЛАД — запорука стабільної та ефективної роботи вашого лабораторного обладнання.