Bể ổn nhiệt (water bath) và bộ làm lạnh (chiller) được sử dụng để gia nhiệt hoặc làm lạnh các mẫu lỏng và giữ chúng ở nhiệt độ không đổi. Các thiết bị này phù hợp với các mẫu không thể tiếp xúc trực tiếp với nhiệt như: chất lỏng dễ chảy hoặc các vật liệu sinh học.
Bể ổn nhiệt bao gồm một bể chứa dùng để làm lạnh hoặc làm nóng một bể chất lỏng đến nhiệt độ yêu cầu. Mẫu, thường được đựng trong các lọ thủy tinh, đặt trong bể để được gia nhiệt hoặc làm mát.
(nguồn: biolabo.com)
Các thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm, và có rất nhiều hãng đã sản xuất sản phẩm này. Dải sản phẩm đa dạng từ bể ổn nhiệt nước cơ bản để rã đông và gia nhiệt tới các thiết bị làm nóng và làm lạnh sâu có khuấy, điều khiển kỹ thuật số hoặc có thể thêm các tính năng như lắc, tuần hoàn ngoài hoặc siêu âm.
Một số yếu tố cần xem xét khi mua Bể ổn nhiệt:
| Dải nhiệt độ | Nhiệt độ sử dụng bình thường là bao nhiêu?Có cần thêm bộ làm lạnh sâu không? |
| Độ ổn định và đồng nhất nhiệt độ | Độ chính xác cần thiết là bao nhiêu?Có cần nắp đậy để đảm bảo độ ổn định nhiệt độ không?
Có cần khuấy không?
Tăng độ chính xác có làm tăng giá thành thiết bị nhiều không?
|
| Dung tích và kích thước bể ổn nhiệt | Dung tích cần sử dụng là bao nhiêu?Kích thước bên trong/bên ngoài bể là bao nhiêu? |
| Công suất | Cần thời gian bao lâu để thiết bị đạt được độ ổn định ở nhiệt độ cần thiết? |
| Cấu tạo và nắp đậy | Các thiết bị bằng thép không gỉ có đáp ứng được nhu cầu chống ăn mòn?Bể có dễ lau chùi, làm sạch không? Có nắp đậy không? |
| Tính năng điều khiển | Bao nhiêu giá trị nhiệt độ có thể cài đặt trước?Có cảnh báo bằng âm thanh và đèn báo khi vượt ngưỡng an toàn không? |
| Phụ kiện | Có phụ kiện cho quá trình làm lạnh hoặc tuần hoàn ngoài không?Có đủ các phụ kiện, giá đỡ các loại không? |
Dải nhiệt độ:
Dải nhiệt độ phụ thuộc vào công nghệ làm mát và gia nhiệt của thiết bị cũng như vào chất lỏng sử dụng trong bể. Đối với bể ổn nhiệt nước cơ bản, dải nhiệt độ thường từ nhiệt độ phòng +5°C tới 99.9 °C.
Dải nhiệt độ của một số chất lỏng dùng trong bể ổn nhiệt
| Dung dịch | Dải nhiệt độ |
| Nước cất 50% và glycol 50% | -25 tới +80oC |
| Nước cất | Nhiệt độ phòng +5oC tới 99.9oC |
| Dầu | +50oC tới 250oC |
| Hạt khô | -80 tới 180oC |
Để làm giảm nhiệt độ xuống nhiệt độ phòng hoặc thấp hơn thì cần thêm bộ làm lạnh. Hầu hết các bộ làm lạnh đều giảm nhiệt độ xuống khoảng -25oC, nhưng một số thiết bị có thể giảm sâu hơn tới -50oC.
Bể ổn nhiệt nước sôi có thể gia nhiệt tới 100oC. Nhiệt độ bể dầu có thể tới 260oC.
Bể ổn nhiệt khô không dùng nước, mà dùng các hạt kim loại khô, ưu điểm: tránh nhiễm bẩn và không cần các loại giá hay khung để giữ bình, nhiệt độ cao.
Độ ổn định và đồng nhất nhiệt độ
Yêu cầu về độ ổn định và đồng nhất nhiệt độ phụ thuộc vào ứng dụng của bể ổn nhiệt.
Với các bể ổn nhiệt không khuấy hoạt động dựa vào dòng đối lưu thì sẽ không bao giờ đạt được độ đồng nhất nhiệt độ cao, độ ổn định và đồng đều tốt nhất là ±0.2 °C ở 37 °C có nắp đậy. Với các ứng dụng phổ thông thì như vậy cũng là đủ và nhưng sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ cũng không gây ảnh hưởng quá lớn.
Với các bể ổn nhiệt có khuấy độ đồng nhất nhiệt độ sẽ tốt hơn, có thể sử dụng cơ chế khuấy từ hoặc bơm tuần hoàn để khuấy chất lỏng, tránh hiện tượng gradient nhiệt độ (thay đổi nhiệt độ). Độ ổn định và đồng nhất có thể đạt tới ±0.05 °C. Tuy nhiên, như vậy giá thành thiết bị sẽ bị tăng lên khá nhiều.
Dung tích và kích thước bể ổn nhiệt
Dung tích bể có thể dao động từ 1.5 tới 43 lít. Muốn so sánh dung tích bể thì cần phải so sánh kích thước hiệu dụng của bể để đảm bảo phù hợp với lượng mẫu sử dụng.
Lựa chọn kích thước bể phù hợp sẽ cho tối ưu hóa thời gian ổn định nhiệt độ, giá thành vận hành trên từng mẫu, lượng không gian mà thiết bị chiếm trong phòng thí nghiệm.
Công suất
Yêu cầu nhà sản xuất cung cấp thông số bảng thay đổi nhiệt độ làm nóng và làm mát (gradients).
Cấu tạo và nắp đậy
Cấu tạo của bể ảnh hưởng đến giá thành, công suất và độ bền của bể. Một số bể ổn nhiệt nước cấu tạo từ nhựa, rẻ hơn nhưng lại không phù hợp với các ứng dụng cần đun sôi. Vậy nên hầu hết các bể ổn nhiệt hiện nay làm bằng thép không gỉ đảm bảo độ bền, trơ với hóa chất, chịu nhiệt.
Nếu sử dụng đúng, bể rửa có thể dùng tới 10 năm liên tục.
Nắp đậy của bể: để tránh nhiễm bẩn từ bên ngoài và duy trì nhiệt độ cao có thể dùng loại bằng nhựa trong suốt, để có thể quan sát quá trình bên trong; tuy nhiên để tránh hiện tượng nước ngưng tụ nhiều nhà sản xuất đã cải tiến để tạo thành loại nắp bể có thể mở 90oC hoặc bỏ hoàn toàn nắp.
Tính năng điều khiển
Bể ổn nhiệt nước cơ bản thường có bộ điều khiển dạng analog (núm vặn).
Bộ điều khiển kỹ thuật số sẽ cho độ chính xác cao hơn và có thể cài đặt trước nhiệt độ cần thiết.
Một số nhà sản xuất cung cấp chuông báo động khi quá nhiệt, có thể có cả màn hình LED sáng để quan sát một số thông số của bể trong quá trình hoạt động.
Phụ kiện
Rất nhiều nhà sản xuất cung cấp các loại thiết bị làm lạnh hay tuần hoàn để phụ trợ cho bể ổn nhiệt tiêu chuẩn. Giá đỡ thường làm bằng thép không gỉ, hiện nay đã có loại giá nổi bằng bọt xốp, dùng cho các ống nghiệm có kích thước khác nhau trong cùng bể ổn nhiệt.
Các hệ thống phụ trợ
Hệ thống tuần hoàn ngoài
Bể ổn nhiệt nước có tuần hoàn được sử dụng để tuần hoàn các dòng chất lỏng đã được kiểm soát nhiệt độ đến một thiết bị kín khác như: máy quang kế, máy khúc xạ, máy đo độ nhớt. Lúc này bể ổn nhiệt như một bể chứa và dòng chất lỏng được kiểm soát nhiệt độ được bơm vào mẫu.
Bể ổn nhiệt có lắc
Bể ổn nhiệt có lắc hay còn gọi là máy lắc ổn nhiệt, thường được sử dụng trong công nghệ sinh học như quá trình lai và nuôi cấy tế bào. Chức năng khuấy được thực hiện nhờ một từ trường hoạt động mạnh.
Dải lắc từ 20 – 200 vòng/phút, với nhiệt độ từ: Nhiệt độ phòng +5oC tới 99oC. Có thể lựa chọn các loại mặt lắc khác nhau để lắp vào bể tiêu chuẩn. Có 2 loại: lắc ngang và lắc tròn. Một số loại có lặc theo chế độ chu kỳ (stroke).
Bể siêu âm
Bể siêu âm thường đường dùng phụ trợ cho các thiết bị cần quá trình làm sạch hiệu năng cao cũng như trong các quá trình phá vỡ tế bào, khử khí, phân tán, hòa tan chất lỏng… Một bể ổn nhiệt siêu âm tốt sẽ cho quá trình điều khiển chính xác về nhiệt độ, thời gian, hoạt động siêu âm và khử khí.
(nguồn: http://www.labcompare.com và http://www.labmanager.com)
