Сушка материалов в лабораторных условиях в шкафах

В отличие от непрямых способов определения содержания влаги с помощью приборов, функционирующих на основе резистивного или диэлектрического принципа, которые можно взять с собой в поле, в лабораторной практике традиционно используется ускоренная сушка продуктов и материалов с использованием сушильных шкафов.
Причина проста – радикальная экономия времени. Конечно, то же зерно будет высушено и на открытом воздухе, но на это уйдут дни. Проблему решает экспресс просушивание при высокой температуре, о чем красноречиво свидетельствуют следующие цифры :

• при нагреве образцов в диапазоне 20-40 °С, испарение молекул воды происходит в 3 раза быстрее;
• 20-60 °С – процесс ускоряется в 9 раз;
• 20-80 °С — уже в 20 раз.

Безусловно, это очень заманчивое решение получить искомое значение влажности буквально за час. Тем более, что это эталонный метод, по которому в частности производится калибровка влагомеров.

Для обезвоживания применяются сушильные шкафы

Принципы лабораторного анализа влажности

Если быть точнее, нужны еще весы, чтобы по потере исходного веса и произвести подсчет влажности, а также вспомогательное оборудование, посуда и инвентарь: (мельница для размола), эксикатор для охлаждения и др.

Высушивание продукта в сушильном шкафу производится при атмосферном давлении и нагревании, причем в зависимости от лабораторной методики, температура может различаться. Например для измельченного зерна нагрев может достигать 140°С. Понятно, что при такой высокой температуре, влага активно испаряется, чему способствует размолотые части зерновых, бобовых или масличных культур, равномерным слоем расположенные на дне бюксы, которые помещаются в  камеры.

Это безопасное оборудование, в котором нагрев осуществляется при помощи ТЭНов. В отличие от сушильных приборов устаревшей конструкции, которые еще "на службе" во множестве лабораторий, в которых присутствовали вращающиеся детали, современные шкафы за счет продуманной конструкции, правильного движения конвекционных потоков органично совмещают простоту и надежность. Все-таки любая вращающаяся деталь это слабое звено. Почему ?

Придется или отправлять шкаф в сервисный центр или вызывать специалиста по воздушно-тепловым сушильным установкам. А это простой лаборатории и дополнительные финансовые расходы, что ложится на себестоимость проведенных исследований. Цена одного анализа станет выше, а конкурентоспособность на рынке - ниже.

Важно, чтобы в сушильных лабораторных шкафах присутствовали терморегуляторы, причем с обратной связью, чтобы поддерживать стабильную температуру с точностью до градуса. Также автоматические электронные регуляторы температуры напрямую влияют на такой показатель как время восстановления. Речь идет о том, что когда открывается дверь шкафа, чтобы поместить бюксу с продуктом или наоборот извлечь после нагревания, холодный воздух из лаборатории попадает в сушильную камеру. Чем меньше время восстановления (это непродуктивные потери), тем лучше.

Существуют и схожие, но более продвинутые методы.

Вакуумные шкафы хороши тем, что пониженное давление (за счет откачивания воздуха насосом) позволяет значительно уменьшить температур нагрева и получить тот же результат. Это играет большую роль для образцов, которые могут потерять свои свойства из-за перегрева. Например кроме воды, будет выделяться масло, жир, что исказит результат влажности.

Термогравиметрические весы влагомеры это гибридное устройство, в котором интегрирована мини сушильная камера с галогеновой или инфракрасной лампой, а также высокоточные весы, причем эти шкафы отличаются компактными габаритами, а самое главное – максимально автоматизированы, что высвобождает время сотрудников лаборатории. Достаточно задать такой режим, при котором прибор сам определяет по потере влаги за единицу времени, чтобы сушка завершилась (испарение практически отсутствует) и отключает питание.

Но есть и другие моменты, на которые лаборантам следует обратить внимание.

Советы по сушке материалов в лаборатории

1. При просушивании образцов, которые могут выделять вредные для здоровья газообразные продукты, обязательно применение вытяжных систем.
2. Запрещено высушивать продукты, о которых нет достоверной и подтвержденной информации, как они ведут себя при высокой температуре. В частности могут наблюдаться явления разложения, возгонки, окисления, возгорания или даже взрыва.
3. Необходимо четко следовать рекомендациям по пробоподготовке, в частности соблюдать требования на одинаковому фракционному составу, если речь идет о рассыпчатых веществах. Имеется в виду, что после измельчения (дробления), необходим ситовый контроль, чтобы отсеять комки, посторонние включения. Это же способствует и уменьшению времени сушки.
4. Даже если шкаф оборудован регуляторами времени и температуры, его нельзя оставлять без присмотра в лаборатории, поскольку возможны нештатные аварийные ситуации - все таки электрический сушильный аппарат и одновременно нагревательный.
5. При выемке просушенного продукта в бюксе, необходимо использовать щипцы, чтобы избежать ожогов пальцев рук.