هات پلیت آزمایشگاهی
هات پلیت آزمایشگاهی چیست؟
صفحات داغ الکتریکی که به عنوان صفحات داغ آزمایشگاهی نیز شناخته می‌شوند، از مهم‌ترین ابزار در آزمایشگاه، سیتولوژی، بافت شناسی و آسیب شناسی هستند که برای گرم کردن نمونه‌ها، تسریع انجام واکنش‌های شیمیایی، و بسیاری از فعالیت‌های دیگر استفاده می‌شوند. در واقع صفحه داغ (hot plate or hotplate) یک اجاق گاز رومیزی کوچک قابل حمل است که دارای یک یا چند منبع تغذیه الکتریکی یا مشعل گازی برای داغ کردن یک صفحه فلزی است. صفحات داغ از نظر مفهومی ساده هستند – صفحه داغ، چیزی که آنها را متفاوت می‌کند این است که شعلهء باز تولید نمی‌کنند. به منظور تناسب با هر کاربرد، این صفحات داغ آزمایشگاهی در اندازه‌ها، محدوده دما و مواد بالای گرمایش طراحی شده‌اند.
مزیای استفاده از هات پلیت
مثل همه تجهیزات آزمایشگاهی دیگر هات پلیت‌ها هم به دلیل ایجاد برخی امکان‌های کاری مورد نیاز توسعه یافته اند. برخی از مزایای هات پلیت‌ها که به نوعی تکمیل استفاده از حرارت دهنده‌ها در آزمایشگاه هستند را می‌توان به صورت زیر لیست کرد:
- به راحتی می‌توان یک صفحه داغ را از یک مکان به مکان دیگر منتقل نمود
- برای افرادی که فضای کاری محدودی دارند، انتخابی مناسب است.
- صفحات داغ نسبت به اجاق گازهای سنتی انرژی کمتری مصرف می‌کنند، زیرا فقط قسمتی را که در تماس مستقیم با ظروف است گرم می‌کنند.
کاربرد هات پلیت
صفحات داغ الکتریکی برای گرم کردن نمونه‌ها استفاده می‌شوند. به منظور متناسب با هر کاربرد، این صفحات داغ آزمایشگاهی در اندازه‌ها، محدوده دما و مواد بالای گرمایش طراحی شده‌اند.
انواع هات پلیت آزمایشگاهی
یکی از موضوعاتی که در تولید انواع متفاوت هات پلیت‌ها مدنظر قرار می‌گیرد، نوع عنصر مورد استفاده برای تهیه خود پلیت است که باید داغ شده و حرارت را انتقال دهد. انواع این صفحات، متناسب با نوع کاربرد از مواد مختلفی ساخته شود و طرح بندی‌های مختلفی در مورد کنترل دما وجود دارد. برخی از رایج‌ترین مواد عبارتند از:
آلومینیوم
- آلومینیوم یک رسانای عالی گرما است که باعث می‌شود این نوع صفحه داغ، به سرعت و یکنواخت گرم شود.
- پس از خنک شدن بسیار آسان تمیز می‌شود.
- آلومینیوم نسبت به مواد خورنده حساس است و در حضور آنها تخریب و زنگ می‌زند.
- اگر هر یک از موادی که قرار است گرم شوند خورنده باشند، صفحه آلومینیومی توصیه نمی‌شود.
سرامیک
- سرامیک در برابر خوردگی بسیار مقاوم است.
- می‌تواند دماهای بالا را تحمل کند.
- رنگ روشن سطح آن، مشاهده نمونه‌ها و محلول‌ها را برای تغییرات واکنش بسیار آسان‌تر می‌کند.
- در صورت استفاده نادرست ممکن است ترک بخورد.
شیشه
- شیشه از صفحات آسان برای مشاهده نمونه است.
- تمیز کردن آن آسان است
- در برابر خوردگی مقاوم است و به طور موثر گرم می‌شود.
- گرمای کمتری به خارج از شیشه منتقل می‌شود که ممکن است در صورت لمس سایر قسمت‌های صفحه داغ باعث کاهش وقوع سوختگی‌های تصادفی شود.
صفحات داغ پلی پروپیلن
- این صفحه نمی‌تواند به دمای بسیار بالایی مانند صفحات سرامیکی و آلومینیومی برسد.
- مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی، اسیدها و حلال‌ها دارند.
- در کارهای آزمایشگاهی شیمی مرطوب، مانند مواردی که شامل استونیتریل، متانول و اتانول است، استفاده می‌شوند.
صفحات داغ از جنس استنلس استیل
- این صفحات در برابر خوردگی، اترها و اکثر الکل‌ها بسیار مقاوم هستند.
- شرایط آسپتیک را ارتقا می‌دهند و برای فضاهای cGMP درجه ISO، اتاق‌های تمیز و امکانات مطابق با USP مناسب هستند.
عامل دیگر تفاوت در طراحی هات پلیت‌ها، مجهز بودن یا نبودن به همزن مغناطیسی است. برخی از صفحات داغ دارای یک همزن مغناطیسی هستند که باعث می‌شود مایع گرم شده به طور مداوم بچرخد و مخلوطی همگن تشکیل دهد. به عنوان مثال، افزودن آگار به یک محیط و گرم کردن ملایم آن مستلزم آن است که مخلوط به طور مداوم هم زده شود تا کاملاً حل شود. بر اساس نوع طراحی انجام شده، صفحات داغ سه نوع هستند:
صفحه داغ استاندارد: این دستگاه تنها دارای سیستم گرمایشی است، این صفحه داغ بدون همزن است. با این حال، به نگهداری و کالیبراسیون مجدد کمتری نیاز دارد.
همزن مغناطیسی با صفحات داغ: این صفحه داغ دارای سیستم گرمایش و آهنربای الکتریکی است که در زیر سطح آن قرار داده شده است. مغناطیس الکتریکی باعث می‌شود که میله مغناطیسی غوطه ور در محلول در یک حرکت دایره ای با حداکثر سرعت 2500 دور در دقیقه حرکت کند. در این مدل باید توجه داشته باشید که صفحه گرمایش همزمان با همزن مغناطیسی کار نمی‌کند.
صفحه داغ همزن: در اینجا عناصر گرمایش و همزن در زیر سطح صاف بالای دستگاه نصب می‌شوند. معمولاً گران‌ترین نوع است، با این حال، گرمایش یکنواخت را برای نمونه‌های با حجم بالا یا چسبناک فراهم می‌کند.
طرز کار با هات پلیت آزمایشگاهی
- ظرف حاوی نمونه را روی صفحه داغ قرار دهید.
- کنترل دما را روی دمای مناسب تنظیم کنید.
- در صورت لزوم نمونه را با میله همزن هم بزنید.
- اگر از مگنت استفاده می‌کنید آن را درون محلول قرار دهید.
- دمای نمونه را با دماسنج کنترل کنید.
- در صورت لزوم زمان سنج را روی بازه زمانی مناسب تنظیم کنید.
- دستگاه را روشن کنید.
نکات مهم در هنگام کار با هات پلیت
روش صحیح استفاده از صفحه داغ، هنگام گرم‌کردن حلال‌های آلی قابل‌اشتعال
هنگام کار با وسایلی مانند صفحه داغ، ایمنی یک نگرانی اصلی است. در طراحی دستگاه‌های هات پلیت موارد خاصی را برای افزایش ایمنی کار در نظر می‌گیرند که کاربر هنگام استفاده از دستگاه باید به آنها توجه نماید. طیفی از ویژگی‌های ایمنی همراه با دستگاه عبارت‌اند از:
- کنترل افزایش سرعت برای جلوگیری از پاشش مواد در حال گرم‌شدن هنگام افزایش سرعت.
- محافظ همزن برای خاموش‌شدن خودکار دستگاه در صورت ازکارافتادن یا توقف موتور همزن.
- نشانگر هشدار داغ بالا برای نشان‌دادن وضعیت داغ صفحه.
- حفاظت از حد جریان برای محافظت در برابر جریان بیش از حد.
- سپر ایمنی برای محافظت در برابر نشت، پاشیده شدن و ذرات معلق در هوا.
- محافظ پروب برای خاموش‌کردن بخاری به طور خودکار هنگامی که پروب از نمونه جدا می‌شود.
- تنظیم درجه حرارت بالا برای برنامه‌ریزی حداکثر دمایی که صفحه داغ می‌تواند به آن برسد.
توجه به نکات زیر می‌تواند ایمنی بیشتری را هنگام استفاده از هات پلیت تأمین نماید:
- بر اساس نوع طراحی در هر برند، کنترل دما و همزن هر صفحه داغ متفاوت است، بنابراین، عملکرد کنترل‌گرها باید قبل از استفاده به‌خوبی مشخص گردد.
- قبل از استفاده از دستگاه، مطمئن شوید که کلید «روشن» و «خاموش» آن کار می‌کند و روکش‌های گرمایشی دستگاه به‌سرعت خنک می‌شوند.
- اطمینان حاصل کنید که شیشه‌ای که برای گرم‌کردن محلول خود استفاده می‌کنید از مواد مقاوم در برابر حرارت مانند بوروسیلیکات ها ساخته شده باشد. از شیشه‌های ساخته شده از شیشه سودا آهکی یا “شیشه نرم” استفاده نکنید؛ زیرا آنها نمی‌توانند تغییرات مکرر دما را تحمل کنند و به‌راحتی می‌شکنند.
- از استفاده از ظروف شیشه‌ای با دیواره ضخیم خودداری کنید؛ زیرا ممکن است به طور ناهمواری گرم شوند که باعث ترک‌خوردن آنها در حین استفاده می‌شود.
- اطمینان حاصل کنید که صفحه داغ بزرگ‌تر از ظرف گرمایش است.
- قبل از استفاده از ظرف برای گرم‌کردن مواد، مطمئن شوید که از قبل ترک‌خورده یا شکسته نشده‌اند.
- جهت پیشگیری از آتش‌گرفتن مواد یا جذب رطوبت، حلال یا معرف‌ها را با استفاده از قیف قطره‌ای (سیستم بسته) زمانی که صفحه داغ از قبل داغ است، به ظرف گرمایش اضافه کنید.
- برای جداکردن ظروف داغ از صفحه داغ از انبر یا دستکش حرارتی استفاده کنید.
- یادگیری موقعیت و عملکرد کپسول آتش‌نشانی آزمایشگاهی برای کنترل هر گونه شرایط آتش‌سوزی تصادفی ضروری است.
- از صفحات داغ تولید شده قبل از سال 1984 استفاده نکنید. مدل‌هایی را خریداری کنید که ضد انفجار هستند و ویژگی‌های ایمنی بیشتری دارند.
- تابه‌های فلزی یا فویل را روی صفحه داغ با دمای 200 درجه سانتیگراد گرم نکنید. می‌تواند به دستگاه آسیب برساند.
- اقلام را بیش از دمای خاصی که سازنده ذکر کرده است، گرم نکنید.
- مراقب سیم‌های الکتریکی و پروب‌های حسگر دما که سطح صفحه داغ را هنگامی که داغ است لمس می‌کنند، باشید.
- برای وصل کردن صفحه داغ از سیم اتصال یا نوار برق استفاده نکنید، همیشه از پریزهای GFCI (Ground Fault Current Interrupter) استفاده کنید.
علاوه بر این موارد، صفحات داغ مورداستفاده در آزمایشگاه‌ها خطرات بالقوه زیادی مانند سوختگی، آتش‌سوزی و شوک الکتریکی را به همراه دارند که می‌تواند باعث صدمات، اختلال قابل‌توجه در عملیات آزمایشگاهی و ازدست‌دادن داده‌های علمی شود. صفحه داغ هنگام روشن بودن و مدتی پس از خاموش‌شدن منبع گرما است. این دستگاه‌ها ممکن است به دمای 350 درجه سانتیگراد برسند، به اندازه ای گرم که طیفی از حلال‌های کم جوش مانند پنتان، هگزان، دی اتیل اتر، استون و اتر نفتی کم جوش را مشتعل کند. بنابراین، این مواد هرگز نباید با صفحات داغ مخصوصاً در ظرف باز گرم شوند.
خرید هات پلیت
عواملی که در هنگام خرید صفحات داغ آزمایشگاهی باید در نظر گرفته شوند
الف: محدوده دمایی موردنیاز
- محدوده دمایی صفحات داغ مختلف موجود در بازار بین 250-550 درجه سانتیگراد است. با این حال، همیشه توصیه می‌شود ابزاری را انتخاب کنید که محدوده دمایی آن بالاتر از حد لازم برای گرم کردن نمونه باشد.
- به‌عنوان‌مثال، اگر می‌خواهید نمونه‌های خود را در دمای 250 درجه سانتیگراد گرم کنید، به دنبال صفحه داغی بروید که حداکثر دمای 300 درجه یا بیشتر را فراهم می‌کند.
- همچنین دمای کار صفحات داغ تحت‌تأثیر مواد سطح صفحه قرار می‌گیرد؛ لذا در صورت نیاز به کار در دمای 300-400 درجه سانتیگراد، از صفحه داغ با سطح آلومینیومی استفاده کنید. رسانایی و یکنواختی دما بهتری دارند.
- برای دمای کار در محدوده 400-500 درجه سانتیگراد، از صفحه داغ ساخته شده از شیشه سرامیکی یا آهن استفاده کنید.
- اگر به دمای کاری بالای 600 درجه سانتیگراد نیاز دارید، از صفحه داغ ساخته شده از تیتانیوم استفاده کنید
ب: اندازه صفحه داغ
- صفحات داغ در اندازه‌ها و ابعاد مختلف موجود است. توصیه می‌شود از صفحه‌ای بزرگ‌تر از اندازه ظرفی که با آن کار می‌کنید استفاده کنید.
- به مصرف انرژی توجه کنید. صفحه بزرگ‌تر مصرف برق بالاتری دارد و ممکن است به منبع تغذیه سه‌فاز نیاز داشته باشد.
کنترل دما صفحات داغ دارای دو نوع کنترل دما هستند:
- ترموستات آنالوگ: هنگامی که دقت دما ضروری نیست، می‌توان یک صفحه داغ با این سیستم خریداری کرد
- کنترل دیجیتال دما: سیستم دیجیتال امکان کنترل دقیقی بر تنظیم دما و چندین گزینه برای تنظیم نرخ گرمایش و تایمر در اختیار کاربر قرار می‌دهد.
- یکنواختی دما: یک صفحه داغ دیجیتال با همزن در توزیع گرما مناسب است. یکنواختی دما را می‌توان با استفاده از دماسنج و ردیاب سطح بررسی کرد.
- ظرفیت: ظرفیت گرمایش یک فاکتور اساسی در هنگام انتخاب صفحه داغ است. ظرفیت دستگاه موجود در بازار از 20 لیتر تا 200 لیتر متغیر است.
- ویسکوزیته نمونه: اگر کار با یک نمونه چسبناک (دارای ویسکوزیته بالا) مدنظر است، لازم است صفحات داغ با آهنرباهای درایو پرقدرت خریداری شود. این نکته باید موردتوجه باشد که یک صفحه داغ با اندازه بزرگ‌تر نمی‌تواند ویسکوزیته بالای نمونه را تحمل کند.