Еволюція сушильних шаф від 60-х до наших днів

З середини 20-го століття і на найближчі роки основним обладнанням для оснащення лабораторій при визначенні вологості термогравіметричним методом, стандартним, ГОСТівським способом, заснованим на найпростішому фізичному законі - прискоренні випаровування вологи при нагріванні, була і залишається сушильна шафа.
Для визначення масової частки розчинених у рідині речовин – наприклад, солі або цукру, достатньо випарувати розчин у лабораторній тарі до утворення сухого залишку на дні посуду.

І шляхом зважування на терезах, точно визначити питомий вміст продукту.

З виміром вологості зерна, деревини, сипких речовин, харчових, зокрема кондитерських виробів, і ще десятків видів органічних продуктів справа інакша.

Простіше кажучи, досліджувані проби не повинні нагріватися надмірно, щоб не було обвуглювання, не почалися незворотні процеси термічної руйнації, випаровування інших летких речовин, крім молекул води – наприклад олії, що містить у сої або соняшнику, що може спотворити підсумковий результат.

Найпростіша сушильна піч для вилучення вологи являє собою єдину камеру з дверцятами, що закриваються, і пристроєм нагріву (відкритим полум'ям, електричним, інфрачервоним, галогеновим або іншим).
Однак дана конструкція не відповідає вимогам часу і потребує низки додаткових пристроїв: термометр для вимірювання температури, система відведення випареної вологи (вентиляція або витяжка), ручний або автоматичний регулятор температури нагрівання.

Розглянемо з прикладу вимір вологості зерна:

• зразок повинен бути розмеленим (гомогенізованим);
• необхідно забезпечити однаковий фракційний склад;
• рівномірно розмістити пробу в бюксі, що міститься в камері завантаження.

Сушильні електричні шафи – ключовий елемент у ланцюжку обладнання для визначення вологості зерна при оснащенні лабораторії ще з однієї причини.
За їх даними налаштовуються переносні вологоміри та нфрачервоні аналізатори. якщо заводські калібрування не відповідають реаліям, або починають "збоїти" згодом через знос.
Наприклад, якщо доводиться визначати вологість пшениці, ячменю, кукурудзи нового сорту, отриманого від селекціонерів.

Сушильні шафи СЕШ-3 – десятки років у лабораторії

Згадаймо, як смажиться гриль. Для рівномірного прогріву необхідне постійне обертання.

Саме цим принципом і керувалися інженери, які розробляють модель СЕШ-3М.
Бюкси з подрібненим зразками зерна (або іншого продукту) поміщаються на стіл, що обертається, що приводиться в рухом понижувальним редуктором, зі швидкістю 5 об/хв.
Більше того, для ефективного обдування гарячим повітрям було додано вентилятор.
Розробникам такої “динамічної” лабораторної техніки не можна чимось дорікнути.
Інженери діяли з тим технічним інструментарієм, який був під рукою.
Не забуваємо, що у 60-70 роки ще тільки зароджувалася цифрова електроніка.

Зазначимо ще кілька важливих аспектів.

СРСР являв собою єдиний народно-господарський комплекс, без прикордонних та митних бар'єрів між республіками.
Була спрощена логістика, діяли єдині стандарти на всій території. У більшості випадків держава це не ефективний власник. Чиновники не завжди хороші управлінці, особливо якщо отримують зарплату з бюджету, незалежно від прибутку і частих поломок, ремонтів СЕШ-3М, списуючи витрати на собівартість, а простіше кажучи - на не найкращий менеджмент.
У неринковій економіці конкурентоспроможність продукції за ціною та якістю перебували далеко не на першому місці. Організаційні прорахунки та неефективне у сільському господарстві та промисловості дотувалися за рахунок продажу нафти та низької питомої ваги оплати праці у вартості виробленої продукції.

Основні претензії до СЕШ-3М

Вентилятор і стіл, що обертається, це добре. Переслідується добра мета - забезпечувати рівномірний прогрів зразків. І друга причина – прискорити процес визначення вологості.
Але… З кожною додатковою ланкою – в даному випадку механічною, знижується надійність.
Візьмемо наприклад елементи обертання підвіски та керування автомобілем. Зношуються підшипники, сальники покриваються пилом, тріскаються.

1. Стіл, що обертається, - потенційне джерело несправностей.
   Добре звичайно, що зерно якісно розмелене млином до дрібнодисперсного стану. Але з кожним тестом, пил осідає на елементи обертання (стіл з бюксами), забивається, ущільнюється, починає працювати як гальмо і навіть абразив.
   У кращому випадку має бути процедура чищення, а в гіршому - тривалий і дорогий ремонт. Причому тривалий не обов'язково з причини неквапливості співробітників сервісного центру. Їм нема рації затягувати процес. Платять за результат.
   А от якщо шафа переміщується для ремонту за сотні кілометрів, то накладні витрати на транспортування виллються в серйозну цифру - далекоглядніше інвестувати в надійніші прилади.
   Все питання у тому, як часто буде ремонт. Щороку, чи півроку. Або частіше.
   Все залежить від віку обладнання, інтенсивності завантаження зернової лабораторії, своєчасного технічного обслуговування та огляду, щоб не доводити обладнання до критичної точки.
2. Вентилятори додають ймовірність відмов.
   Створення примусового руху повітряних потоків при сушінні зразків зерна при одночасному швидкісному обертанні, дії вологи, що виділяється при нагріванні, високій температурі ТЕНів, зважених частинок пилу, знову ж таки призводить до відмов і виходу з ладу.
3. Шум від деталей обертання.
   У лабораторії і так вистачає техніки з швидко рухомими частинами, що створюють шумове забруднення, в яких електродвигун виконує основну операцію: розмелювання, змішування, центрифугування і нікуди від цього не подітися.
   А в сушильних шафах СЕШ-3М базовий елемент це ТЕН, а вентилятор і стіл - лише механізми, що доповнюють процес висушування. І якби вдалося позбутися "слабких ланок", надійність зросла б багаторазово, а рівень шуму навпаки знизився б.
4. Витрати електроенергії.
   Безумовно нагрівальні елементи споживають левову частку електрики, але й деталі, що обертаються, теж роблять свій внесок у витрати і лягають на собівартість вироблених аналізів.

Не значно виправили ситуації та нововведення: замість ртутного термометра та реле з'явився терморегулятор та електронний дисплей.

Принципова конструкція, повна недоробок, залишилася незмінною.



 

Найнеприємніше - простій лабораторії, пов'язаний з поломками та ремонтами

Безумовно можна заздалегідь підготувати заміну на випадок несправності або аварій, заплативши подвійну або потрійну ціну, але кожна з шаф все одно рано чи пізно "накаже довго жити", залишивши не при справах персонал і додавши головного болю керівництву.
І як правило в самий не підходящий момент, коли замовники вишикувалися в ряд. Вони чекати не будуть, звернуться в іншу лабораторію. І, може, вже не повернуться.

Зміни у стандартах

Можна сказати що лабораторні сушильні шафи, а саме СЕШ-3М зерна експлуатуються у зернових та інших лабораторіях десятиліттями, і наведена нами аргументація надумана.
Проте аналіз ГОСТів говорить якраз про протилежне.
У старому стандарті 13586.5-93, що нині не діє, в розділі Апаратура, матеріали, реактиви, прямо вказувалося: “СЕШ-3М…”.

А ось через 22 роки, у редакції ГОСТ 13586.5-2015 у розділі 5 “Засоби вимірювань, допоміжне обладнання та реактиви” конкретна згадка про СЕШ-3М пішла, разом із цим наведено узагальнені вимоги:

• температура в робочій зоні від 100 до 150 ±2°С;
• піч, налаштована на температуру (130±2)°С, мала час стандартного відновлення температури в камері після завантаження максимальної кількості зразків зерна не більше ніж 15 хв.;
• тривалість відновлення температури до 105 °С в камері після завантаження в неї бюкс з навішуваннями не більше 4 хв.

“Зникнення” перевіреного часом (причому не з найкращого боку) СЕШ-3М із стандарту пов'язане з двома причинами.

По-перше, не забуваємо, що у 1993 році (час виходу першого аналізованого нами ГОСТу) минуло лише 2 роки після розвалу СРСР.
Ще діяли за інерцією господарські ланцюжки. Вони й зараз частково працюють.
Постачання обладнання для оснащення лабораторій здійснювалися за колишніми схемами і як базовий прилад залишався СЕШ-3М - інших-то не було! Що і знайшло відображення у стандарті. Більше того, ДЕРЖСТАНДАРТ навіть не допускав альтернативи, як наприклад нижче за текстом: “млин типу ЛЗМ або іншого типу, що забезпечує подрібнення зерна по крупності”.
Виходить, що для ЛЗМ заміна допускалася, а для шаф – ні ?


 

По-друге, з'явилися нові виробники, які постаралися врахувати недоліки попередників, які застаріли морально та нервують керівництво та співробітників лабораторії фізично.

У ринкових умовах крім надійності, на перше місце виходить інформаційна підтримка та сервісне обслуговування.

Оскільки з ГОСТу прибрано конкретну модель, у лабораторій з'явилася можливість закуповувати нове високотехнологічне обладнання для стандартного аналізу вологості зразків насіння, зерна, комбікормів, харчових продуктів, повітряно-тепловим методом.