Сушка материалов в лабораторных условиях

Posted by   Admin Admin
21/11/2021
сушильный шкаф для лаборатории

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.
Причина проста – радикальная экономия времени. Конечно, то же зерно будет высушено и на открытом воздухе, но на это уйдут дни. Проблему решает экспресс сушка 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 лабораторные шкафы

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. В зависимости от 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 сушильные камеры.

Это безопасное оборудование, в котором нагрев осуществляется при помощи ТЭНов. В отличие от приборов устаревшей конструкции, в которых присутствовали вращающиеся детали, современные шкафы за счет продуманной конструкции, правильного движения конвекционных потоков органично совмещают простоту и надежность. Все-таки любая вращающая деталь это слабое звено. Во-первых, из-за износа, во-вторых, потому что быстро забивается пылью, а очистить валы, подшипники, сальники достаточно сложно. 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 оборудование, в котором интегрирована мни сушильная камера с галогеновой или инфракрасной лампой, а также высокоточные весы. Эти устройства отличаются компактными габаритами, а самое главное – максимально автоматизированы. Лаборант может задать такой режим, при котором прибор сам определяет по потере влаги за единицу времени, чтобы сушка завершилась (испарение практически отсутствует) и отключает аппарат.

Главные 2 проблемы при сушке это превышение рекомендуемой температуры и времени.

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

Советы по сушке материалов в лаборатории

  1. При просушивании образцов, которые могут выделять вредные для здоровья газообразные продукты, обязательно применение вытяжных устройств.
  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, поскольку возможны нештатные аварийные ситуации - все таки электричесский аппарат.
  5. При выемке просушенного продукта в бюксе, необходимо использовать щипцы, чтобы избежать ожогов пальцев рук.