Эволюция сушильных шкафов от 60-х до наших дней

С середины 20-го столетия и на ближайшие годы основным оборудованием для оснащения лабораторий при определении влажности термогравиметрическим методом, стандартным, ГОСТовским способом, основанным на простейшем физическом законе - ускорении испарении влаги при нагревании, был и остается сушильный шкаф.
Для определения массовой доли растворенных в жидкости веществ – например соли или сахара, достаточно выпарить раствор в лабораторной таре до образования сухого остатка на дне посуды.

И путем взвешивания на весах, точно определить удельное содержание продукта.

С измерением влажности зерна, древесины, сыпучих веществ, пищевых, в частности кондитерских изделий, и еще десятков видов органических продуктов дело обстоит иначе.

Проще говоря, исследуемые пробы не должны нагреваться сверх меры, чтобы не было обугливания, не началось необратимые процессы термического разрушения, испарения прочих летучих веществ, кроме молекул воды – например масла, содержащего в сое или подсолнечнике, что может исказить итоговый результат.

Самая простейшая сушильная печь для извлечения влаги представляет собой единственную камеру с закрывающейся дверцей и устройством нагрева (открытым пламенем, электрическим, инфракрасным, галогеновым или другим).
Однако данная конструкция не отвечает требованиям времени и нуждается в ряде дополнительных устройств: термометр для измерения температуры, система отвода испаренной влаги (вентиляция или вытяжка), ручной или автоматический регулятор температуры нагрева.

Рассмотрим на примере измерение влажности зерна:

• образец должен быть размолотым (гомогенизированным);
• необходимо обеспечить одинаковый фракционный состав;
• равномерно разместить пробу в бюксе, помещаемую в загрузочную камеру.

Сушильные электрические шкафы – ключевой элемент в цепочке оборудования для определения влажности зерна при оснащении лаборатории еще по одной причине.
По их данным настраиваются переносные влагомеры и нфракрасные анализаторы, если заводские калибровки не отвечают реалиям, или начинают "сбоить" со временем из-за износа.
Например если приходится определять влажность пшеницы, ячменя, кукурузы нового сорта, полученного от селекционеров.

Сушильные шкафы СЕШ-3 – десятки лет в лаборатории

Вспомним как жарится гриль. Для равномерного прогрева необходимо постоянное вращение.

Именно этим принципом и руководствовались инженеры, разрабатывающие модель СЕШ-3М.
Бюксы с измельченным образцами зерна (или другого продукта) помещаются на вращающийся стол, приводимый в движением понижающим редуктором, со скоростью 5 об/мин.
Более того, для эффективного обдува горячим воздухом был добавлен вентилятор.
Разработчиков подобной “динамичной” лабораторной техники нельзя в чем-то упрекнуть.
Инженеры действовали с тем техническим инструментарием, который "был под рукой".
Не забываем, что в 60-70 годы еще только зарождалась цифровая электроника.

Отметим еще несколько важных аспектов.

СССР представлял собой единый народно-хозяйственный комплекс, без пограничных и таможенных барьеров между республиками.
Была упрощена логистика, действовали единые стандарты на всей территории. В большинстве случаев государство это не эффективный собственник. Чиновники не всегда хорошие управленцы, особенно если получают зарплату из бюджета, не зависимо от прибыли. И вполне можно было мириться с частыми поломками, ремонтами СЕШ-3М, списывая затраты на себестоимость, а проще говоря на не лучший менеджмент.
В нерыночной экономике конкурентоспособность продукции по цене и качеству находились далеко не на первом месте. Организационные просчеты и не эффективное в сельском хозяйстве и промышленности дотировались за счет продажи нефти и низкого удельного веса оплаты труда в стоимости произведенной продукции.

Основные претензии к СЕШ-3М

Вентилятор и вращающийся стол это хорошо. Преследуется благая цель – обеспечивать равномерный прогрев образцов. И вторая причина – ускорить сам процесс определения влажности.
Но… С каждым дополнительным звеном – в данном случае механическим, снижается надежность.
Возьмем к примеру элементы вращения подвески и управления автомобилем. Изнашиваются подшипники, сальники покрываются пылью, трескаются.

1. Вращающийся стол – потенциальный источник неисправностей.
   Хорошо конечно, что зерно качественно размолото мельницей до мелкодисперсного состояния. Но с каждым тестом, пыль оседает на элементы вращения (стол с бюксами), забивается, уплотняется, начинает работать как тормоз и даже абразив.
   В лучшем случае предстоит процедура чистки, а в худшем – длительный и дорогостоящий ремонт. Причем длительный не обязательно по причине не расторопности сотрудников сервисного центра. Им нет смысла затягивать процесс. Платят за результат.
   А вот если шкаф перемещается для ремонта за сотни километров, то накладные расходы на транспортировку выльются в серьезную цифру - дальновиднее инвестировать в более надежные приборы.
   Весь вопрос в том, как часто будет ремонт. Раз в год, или в полгода. Или чаще.
   Все зависит от возраста оборудования, интенсивности загрузки зерновой лаборатории, своевременного технического обслуживания и осмотра, чтобы не доводить оборудование до критической точки.
2. Вентиляторы добавляют вероятность отказов.
   Создание принудительного движения воздушных потоков при сушке образцов зерна при одновременном скоростном вращении, воздействии выделяющейся влаги при нагреве, высокой температуре ТЭНов, взвешенных частиц пыли, опять же приводит к отказам и выходу из строя.
3. Шум от деталей вращения.
   В лаборатории и так хватает техники с быстро движущими частями, создающими шумовое загрязнение, в которых электродвигатель выполняет основную операцию: размол, смешивание, центрифугирование и никуда от этого не деться.
   А в сушильных шкафах СЕШ-3М базовый элемент это ТЕН, а вентилятор и стол – лишь механизмы, дополняющие процесс высушивания. И если бы удалось избавиться от "слабых звеньев", надежность возросла бы многократно, а уровень шума наоборот снизился бы.
4. Затраты электроэнергии.
   Безусловно нагревательные элементы потребляют львиную долю электричества, но и вращающиеся детали тоже вносят свой вклад в издержки и ложатся на себестоимость производимых анализов.

Не значительно исправили ситуации и новшества: вместо ртутного термометра и реле появился терморегулятор и электронный дисплей.

Принципиальная конструкция, полная недоработок, осталась неизменой.



 

Самое неприятное – простой лаборатории, связанный с поломками и ремонтами

Безусловно можно заранее подготовить замену на случай поломок или аварий, заплатив двойную или тройную цену, но каждый из шкафов все равно рано или поздно “прикажет долго жить”, оставив не у дел персонал и добавив головной боли руководству.
И как правило в самый не подходящий момент, когда заказчики выстроились в ряд. Они ждать не будут, обратятся в другую лабораторию. И может уже не вернутся.

Изменения в стандартах

Можно сказать, что лабораторные сушильные шкафы, а именно СЕШ-3М зерна эксплуатируется в зерновых и других лабораториях десятилетиями, и приведенная нами аргументация надумана.
Однако анализ ГОСТов говорит как раз об обратном.
В старом стандарте 13586.5-93, ныне не действующем, в разделе Аппаратура, материалы, реактивы, прямо указывалось: “СЭШ-3М…”.

А вот спустя 22 года, в редакции ГОСТ 13586.5-2015 в разделе 5 “Средства измерений, вспомогательное оборудование и реактивы” конкретное упоминание про СЭШ-3М ушло, вместе с этим приведены обобщенные требования:

• температура в рабочей зоне от 100 до 150 ±2°С;
• печь, настроенная на температуру (130±2)°С, имела время стандартного восстановления температуры в камере после загрузки максимального числа образцов зерна не более чем 15 мин;
• продолжительность восстановления температуры до 105°С в камере после загрузки в нее бюкс с навесками не более 4 мин.

“Исчезновение” проверенного временем (причем не с самой лучшей стороны) СЕШ-3М из стандарта, связано с двумя причинами.

Во-первых, не забываем, что в 1993 году (время выхода первого анализируемого нами ГОСТа) прошло всего 2 года после развала СССР.
Еще действовали по инерции хозяйственные цепочки. Они и сейчас частично работают.
Поставки оборудования для оснащения лабораторий осуществлялись по прежним схемам и в качестве базового прибора оставался СЕШ-3М – других-то не было ! Что и нашло отражение в стандарте. Более того, ГОСТ даже не допускал альтернативы, как например ниже по тексту: “мельница типа ЛЗМ или другого типа, обеспечивающая измельчение зерна по крупности”.
Получается, что для ЛЗМ замена допускалась, а для шкафов – нет ?


 

Во-вторых, появились новые производители, которые постарались учесть недостатки предшественников, устаревших морально и нервирующих руководство и сотрудников лаборатории физически.

В рыночных условиях помимо надежности, на первое место выходит информационная поддержка и сервисное обслуживание.

Поскольку из ГОСТа убрана конкретная модель, у лабораторий появилась возможность закупать новое высокотехнологическое оборудование для стандартного анализа влажности образцов семян, зерна, комбикормов, пищевых продуктов, воздушно-тепловым методом.