آون آزمایشگاهی: اساس، قطعات، انواع، موارد استفاده، مثال‌ها

فهرست مطالب نمایش

آون آزمایشگاهی چیست؟

آون آزمایشگاهی یکی از تجهیزات آزمایشگاهی ضروری است که برای ایجاد گرمای خشک (هوای گرم) بوده و به منظور استریل کردن اشیا و نمونه‌های آزمایشگاهی استفاده می‌شود. این نوع استریلیزاسیون با نام استریلیزاسیون حرارتی خشک نیز شناخته می‌شود.

این مکانیسم عملیات حرارتی توسط دانشمند فرانسوی لوئی پاستور در اواخر دهه 1800 معرفی شد، جایی که او برای مدت کوتاهی از گرمای خشک استفاده کرد تا میکروارگانیسم‌های مضر شراب را بدون تغییر طعم آن از بین ببرد.

آون آزمایشگاهی عموماً برای نمونه‌هایی استفاده می‌شود که در برابر حرارت مقاوم هستند و در اثر قرار گرفتن در معرض دمای بالا ذوب نمی‌شوند، شکل آنها تغییر نمی‌کند یا آتش نمی‌گیرند. به طور کلی میکروارگانیسم‌ها و هاگ‌های باکتریایی را در دمای بسیار بالا طی چند ساعت از بین می‌برد و اقلام را استریل می‌کند.

استریلیزاسیون مؤثر تنها زمانی حاصل می‌شود که دما و زمان نگهداری مناسب بسته به نوع میکروارگانیسم مورد نظر و نوع ماده استریل شده انتخاب شود. بیشترین دما و زمان مورد استفاده برای استریل کردن اقلام 170 درجه سانتیگراد برای 30 دقیقه، 160 درجه برای 60 دقیقه و 150 درجه برای 150 دقیقه است.

اساس آون آزمایشگاهی

آون آزمایشگاهی بر اساس اصل فرایند استریل کردن هوای خشک از طریق همرفت، هدایت و تشعشع کار می‌کند. المنت‌های گرمایشی هوای داخل محفظه را گرم می‌کنند که ممکن است با کمک فن‌ها به طور یکنواخت درون آن به گردش درآید به‌طوری‌که سطوح نمونه در معرض هوای گرم و خشک قرار گیرد.

این تشعشع باعث گرم شدن سطح خارجی اقلام می‌شود و با فرایند هدایت، گرما به سمت مرکز آیتم منتقل می‌شود. به همین ترتیب در میکروارگانیسم‌ها گرما باعث تبخیر آب درون آنها می‌شود که باعث آسیب اکسیداتیو اجزای سلولی، دناتوره شدن پروتئین‌ها و اثر سمی سطوح بالای الکترولیت‌ها و در نهایت مرگ میکروارگانیسم‌ها می‌شود.

قطعات و اجزای آون آزمایشگاهی

آون آزمایشگاهی از قطعات مکانیکی و الکتریکی تشکیل شده است.

قطعات مکانیکی

کت/کابینت: سپر خارجی از آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ ساخته شده است که در برابر ضربه‌های مکانیکی و اکسیداسیون مقاومت می‌کند. همچنین محیط داخلی را از محیط خارجی عایق می‌کند و از اتلاف گرما جلوگیری می‌کند.

فایبرگلاس: فضای بین کابینت بیرونی و محفظه داخلی با عایق پشم شیشه ضخیم پر شده است. دو نوع فایبرگلاس وجود دارد، یعنی فایبرگلاس قهوه‌ای و فایبرگلاس زرد. دومی در مقایسه با اولی کمتر خطرناک است. شیشه قهوه‌ای باعث التهاب در دستگاه تنفسی می‌شود، در حالی که شیشه زرد باعث حساسیت پوست می‌شود؛ بنابراین استفاده از دستکش در هنگام برخورد با آن ترجیح داده می‌شود. کاربرد آن برای جلوگیری از اتلاف گرما از داخل دستگاه به بیرون می‌باشد.

محفظه: محفظه مستطیلی شکل از آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ ساخته شده است که دارای فضایی برای دنده‌ها برای نگه داشتن قفسه‌ها در سطوح مورد نظر است.

قفسه‌ها (مش): اشیایی هستند که صفحات را نگه می‌دارند و از آلومینیوم ساخته شده‌اند. بسته به تعداد و اندازه اشیا و همچنین ظرفیت فر، تعداد آنها ممکن است متفاوت باشد. هنگامی که آنها روی دنده‌ها قرار می‌گیرند، حرکت هوا تسهیل می‌شود. همچنین، برخی از قفسه‌ها ممکن است دارای منافذی برای هوادهی باشند.

فن موتوری / دمنده: فن توسط موتور به حرکت در می‌آید و برای توزیع یکنواخت هوای گرم در داخل محفظه استفاده می‌شود.

درب: یک درب از یک طرف روی لولاهای سنگین نصب شده است. وجود واشر درب آزبست در کناره برای کاهش اتلاف حرارت در حین کار استفاده می‌شود.

قطعات الکتریکی

منبع تغذیه: منبع تغذیه با استفاده از ترانسفورماتور و یک‌سو کننده 220 ولت تا 50 هرتز انجام می‌شود.

هیتر: با عبور جریان الکتریکی از یک هادی، گرما به دنبال افزایش دما تولید می‌شود. عنصر گرمایش دارای سه ویژگی اصلی است: مقاومت بالا، عایق الکتریکی و هدایت حرارتی بالا. انواع هیترهای مورد استفاده در کوره‌های هوای گرم عبارت‌اند از: هیتر یک طرفه دایره‌ای، هیتر یک طرفه نوع U، هیتر یک طرفه موجی، هیتر یک طرفه مربعی، هیتر سه طرفه و هیتر چهار طرفه. هیتر در دمای 50 تا 300 درجه سانتیگراد کار می‌کند.

ترموستات: این یک سنسور حرارتی است که مستقیماً به یک هیتر متصل می‌شود و می‌تواند در برابر گرمای شدید با ضریب دمای منفی بالا مقاومت کند. به کاربران کمک می‌کند تا دمای مورد نظر را در آون آزمایشگاهی به دست آورند و از افزایش دما جلوگیری کنند.

نشانگر دما: برای تعیین دمای داخلی آون آزمایشگاهی می‌توان از دماسنج یا ترموکوپل استفاده کرد.

تایمر: ممکن است دو نوع تایمر وجود داشته باشد: برقی یا مکانیکی که با توجه به بازه زمانی برای استریل کردن، می‌تواند بین 5 تا 60 دقیقه کار کند.

فیوز: عملکرد فیوز برای جلوگیری از آسیب الکتریکی ناشی از جریان زیاد در هنگام اتصال کوتاه یا بارهای زیاد است.

کنترل پنل: ناحیه‌ای است که به کاربر اجازه می‌دهد تنظیمات پارامترهای مختلف مانند دما، زمان و غیره را کنترل کند و همچنین دارای یک چراغ نشانگر پاور (معمولاً سبز)، چراغ نشانگر هیتر (معمولاً قرمز) و کلید سوئیچ است.

انواع آون آزمایشگاهی

آون کانوکشن (همرفت) طبیعی/ آون کانوکشن گرانشی

این مدل بر اساس اصل همرفت طبیعی عمل می‌کند که در آن هوای گرم شده در پایین دستگاه به سمت سقف بالا می‌رود، جایی که شروع به خنک شدن می‌کند و دوباره به سمت کف پایین می‌آید به‌طوری‌که چرخه گرمایش و سرمایش در داخل دستگاه به طور طبیعی ادامه می‌یابد. این مدل، توزیع یکنواخت دما ندارد و برای نمونه‌های پودری مناسب است.

آون همرفت هوای اجباری

آون همرفت اجباری از یک فن/دمنده موتوری استفاده می‌کند تا هوای گرم را وادار کند تا به طور یکنواخت در کل فضای داخلی محفظه توزیع شود. این مدل اجازه می‌دهد تا نمونه گرما را جذب کند و سریع‌تر خشک شود؛ زیرا آنها همیشه در تماس با هوای گرم هستند.

آون تهویه جانبی

دارای جریان هوای یک طرفه از یک طرف به سمت دیگر است به‌طوری‌که نمونه‌ها در مدت زمان کوتاهی به حداکثر جذب گرما دست می‌یابند. این مدل برای پیش گرم کردن لباس‌های پلاستیکی در بیمارستان‌ها یا ورقه‌ها یا بشقاب‌های صاف ایده‌آل است.

روش کار آون آزمایشگاهی

مراحل کار با آون آزمایشگاهی به شرح زیر است:

آون به پریز وصل شده و روشن می‌شود.
آون قبل از قرار دادن وسایل در سینی یا قفسه‌ها به مدت 30 دقیقه گرم می‌شود.
گیج دما بسته به حجم محتویاتی که قرار است استریل شود، در زمان مورد نظر تنظیم می‌شود.
اقلام در قفسه‌ها قرار می‌گیرند (برای گردش گرما کارآمد باید فاصله مناسبی بین اقلام روی سینی‌ها حفظ شود).
درب به کمک بستن پیچ‌های تعبیه شده بسته می‌شود و پس از آن دما شروع به افزایش می‌کند.
بهتر است از زمان نگهداری استریل و دمای آون با هوای گرم آگاهی کافی داشته باشید. دماسنج بررسی می‌شود تا مشخص شود که آیا دمای مورد نظر پس از یک زمان نگهداری مشخص به دست می‌آید یا خیر.
پس از رسیدن به دوره نگهداری دما، دستگاه خاموش می‌شود. باید اجازه داد تا قبل از باز کردن درب خنک شود و سپس نمونه‌ها با استفاده از دستکش یا انبر کوره خارج می‌شوند.
درب پس از برداشتن نمونه‌ها بسته می‌شود.

کاربردهای آون آزمایشگاهی

برخی از کاربردهای آون آزمایشگاهی عبارت‌اند از:

برای استریل کردن تجهیزات آزمایشگاهی مانند ظروف شیشه‌ای (فلاسک‌ها، پیپت‌ها، صفحات پتری و لوله‌های آزمایش)، محیط‌های کشت، اقلام فلزی (فورسپس، کاردک، اسکالپل، قیچی)، ترکیبات غیر فرار (روی و پودر نشاسته، سولفونامید) و سایر موادی که حاوی روغن هستند.
می‌توان از آن برای آزمایش مواد غذایی، محصولات دارویی و سایر مواد مصرفی استفاده کرد تا از ثبات دمایی آنها در طول عمر مفید اطمینان حاصل شود.
می‌توان از آن در محیط‌های تحقیقاتی در زمینه زیست شناسی، شیمی و علم مواد استفاده کرد.
می‌توان از آن در عملیات حرارتی و خشک کردن نمونه‌ها مانند فلزات، آلیاژها، خاک و سایر مواد استفاده کرد.

مزایای آون آزمایشگاهی

برای اهداف استریل کردن مانند اتوکلاو به آب نیاز ندارد.
مقرون به صرفه است و کار با آن آسان است.
می‌تواند در دمای بالاتر و سریع‌تر از اتوکلاو عمل کند.
اندازه کوچک فر به فضای کمتری نیاز دارد و فرایند نصب آسان‌تری دارد.
گرمای خشک، فلزات یا سایر اشیا تیز را دچار خوردگی یا زنگ زدگی نمی‌کند.
اندازه آن کوچک‌تر است و کار با آن راحت است.
فشار کمتر ساخته شده در آن ایمنی را در حین کار تضمین می‌کند.
غیر سمی است. هیچ گونه باقیمانده شیمیایی مضر دور ریخته نخواهد شد.
گرمای خشک می‌تواند عمیقاً در اجسام ضخیم نفوذ کند به‌طوری‌که به دستیابی به یک استریلیزاسیون عمیق کمک می‌کند.

محدودیت‌های آون آزمایشگاهی

برای استریل کردن اقلامی مانند لاستیک، پلاستیک، پانسمان جراحی و غیره به دلیل نقطه ذوب پایین آنها مناسب نیست.
ممکن است آندوسپورها و پریون‌های مقاوم در برابر حرارت را از بین نبرد؛ زیرا آنها به جای گرمای مرطوب از گرمای خشک استفاده می‌کنند.
نسبت به استریل کردن با بخار، شعله، استریلیزاسیون شیمیایی یا تشعشع وقت گیر است.

موارد احتیاط

فقط باید از موادی استفاده شود که با استریلیزاسیون حرارت خشک سازگار باشد. اقلام قابل احتراق اکیداً از استریل کردن در آون آزمایشگاهی منع می‌شوند.
وسایل را باید در کاغذ یا روزنامه پیچیده و در ظرف مقوایی یا فلزی قرار دهید. از پشم پنبه می‌توان برای وصل کردن لوله‌های آزمایش، فلاسک‌ها و پیپت‌ها استفاده کرد.
کاربر باید قبل از باز کردن در صبر کند تا فر تا دمای 40 درجه سانتیگراد خنک شود. این امر از شکستن ظروف شیشه ای جلوگیری می‌کند.
برای خارج کردن وسایل از فر باید از دستکش حرارتی یا انبر استفاده کرد.
فر هرگز نباید بیش از حد بار شود.
اقلام باید در قفسه‌ها با فاصله مناسب قرار گیرند تا جریان هوای گرم بدون مزاحمت وجود داشته باشد.

نمونه‌های آون آزمایشگاهی

آون آزمایشگاهی EG (Steelco SpA)

دردسترس‌بودن لولاهای تک یا دو درب.
حجم محفظه بین 330 تا 10000 لیتر است. با این حال، بسته به نیاز مشتری قابل تنظیم است.
عملکرد، قابلیت اطمینان و کارایی بالایی با کاهش مصرف انرژی و زمان دارد.
سیستم خود شویی را می‌توان برای Clean-In-Place (CIP) محفظه و کانال‌های هوا نصب کرد.
محدوده دما 50 تا 160 درجه سانتیگراد است.

آون آزمایشگاهی FAC-100 (Tech-Lab Scientific Sdn Bhd)

وجود ریزپردازنده – کنترل کننده PID برای حفظ و دستیابی به دمای مطلوب.
قفسه‌های قابل تنظیم از جنس استینلس استیل و محفظه دو جداره با عایق فایبر گلاس در بین آن‌ها.
ظرفیت محفظه 100 لیتر با محدوده دمای کاری بین 5 تا 220 درجه سانتیگراد است.

آون استریلیزاسیون سری FN (Nüve)

دارای عایق سه‌گانه شامل پشم شیشه، یک لایه آلومینیومی و یک شکاف هوا است و راندمان بالا و کاهش مصرف انرژی را تضمین می‌کند.
دمای یکنواخت را می‌توان در سراسر محفظه با همرفت طبیعی هوا حفظ کرد.
برای به حداقل رساندن افت دما، درب را می‌توان محکم روی واشر محفظه فشار داد.
سری FN استریلیزاسیون با حرارت خشک را در محیط‌های پزشکی، دامپزشکی، دندانپزشکی و تحقیقات تسهیل می‌کند.

آون آزمایشگاهی WHL، سری WHLL (Tianjin Taisite)

سری‌های WHL و WHLL مجهز به قفسه‌های قابل جابه‌جایی، صفحه جانبی مجرای هوا، محفظه داخلی فولاد ضد زنگ و پوشش هیتر پایین هستند.
درب دارای یک پنجره دید دو شیشه، مهروموم لاستیکی سیلیکونی و قفل سگک هوادار است.
کنترل کننده دما محافظت در برابر دمای بیش از حد را تسهیل می‌کند و از یک صفحه نمایش دیجیتال دوگانه برای خواندن دما استفاده می‌کند.

آون آزمایشگاهی سری 101A/سری 202A (شرکت تجهیزات Zhejiang FUXIA, Ltd)

اندازه کوچک آن امکان کار در فضاهای کوچک را فراهم می‌کند.
پنجره شیشه‌ای به کاربر اجازه می‌دهد تا گرمایش اتاقک را تماشا کند.
محفظه داخلی از ورق‌های نورد سرد با کیفیت بالا ساخته شده است.
دارای پایداری بالا، استحکام و مقاومت در برابر لرزش‌های زمین لرزه و مقاومت در برابر خوردگی است.

همچنین بخوانید: