热风烘箱是一种必不可少的实验室设备，用于干燥热(热空气)来对实验室物体和样品进行灭菌。这种灭菌方式又称干热灭菌。
这种热处理机制是由法国科学家路易斯·巴斯德在19世纪后期引入的，他在短时间内使用干热来杀死葡萄酒中的有害微生物，而不改变其味道。
热空气烘箱通常用于耐热且在高温下不熔化、不改变形状或不着火的样品。它通常在几个小时的高温下杀死微生物和细菌孢子，并对物品进行消毒。只有根据被灭菌微生物的类型和被灭菌材料的类型选择合适的温度和保温时间，才能实现有效的灭菌。消毒物品最常用的温度和时间分别是170度30分钟、160度60分钟、150度150分钟。
热风炉原理
热风烘箱的工作原理是将干燥的空气通过对流、传导和辐射进行灭菌过程。加热元件加热室内的空气，该空气可在风扇的帮助下在其内部均匀循环，从而使样品表面暴露于热和干燥的空气中。这种暴露使物品的外表面受热，并通过传导过程，热量向物品的中心转移。同样地，在微生物中，热量使其内部的水蒸发，造成细胞成分的氧化损伤，蛋白质变性，电解质水平升高的毒性作用，并最终导致微生物死亡。
热风炉仪表(部件)
热风烘箱由机械和电气两部分组成。
机械零件
- 外套/内阁:外部护罩由铝或不锈钢制成，可抵抗机械冲击和氧化。它还将内部环境与外部环境隔离开来，防止热量损失。
- 玻璃纤维:外柜与内室之间填充厚玻璃棉绝缘。目前有两种玻璃纤维，即棕色玻璃纤维和黄色玻璃纤维。与前者相比，后者的危险性较小。棕色玻璃会引起呼吸系统炎症，而黄色玻璃会引起皮肤敏感。因此，在处理它时最好使用手套。它还可以防止热量从设备内部流失到外部。
- 室矩形室由铝或不锈钢制成，其中有肋骨的空间，以保持架子在所需的水平。
- 货架(网)这些是用铝制成的固定盘子的物体。根据物体的数量和大小，以及烤箱的容量，它们的数量可能会有所不同。当它们被放置在肋骨上时，空气的运动通过提升一些区域来促进。此外，一些架子可能包含通气的开口。
- 电动风扇/鼓风机:风机由电机驱动，用于将热空气均匀地分布在腔内。
- 门例如一侧的单门安装在沉重的铰链上。一侧的石棉门垫片用于减少操作过程中的热量损失。
电气部分
- 电力供应:采用220V-50Hz变压器和整流器供电。
- 加热器当电流通过导体时，温度升高就会产生热。发热元件主要有三个特点:高电阻、电绝缘性、高导热性。在热风炉中使用的不同类型的加热器有一面圆形加热器、一面U型加热器、一面波型加热器、一面方型加热器、三面型加热器和四面型加热器。加热器在50到300摄氏度的温度下工作。
- 恒温器:它是一种直接连接到加热器的热传感器，可以抵抗极热，具有很高的负温度系数。方便用户在热风烘箱内获得所需温度，防止温度超调。
- 温度指示器温度计或热电偶都可以用来测定烘箱的内部温度。
- 计时器定时器可分为电动定时器和机械式定时器两种，根据灭菌时间，定时器可运行5-60分钟。
- 保险丝熔断器的作用是在短路或高负载时防止因大电流引起的电气损坏。
- 控制面板:该区域允许用户控制不同的参数设置，如温度、时间等，并有指示电源灯(通常为绿色)、指示加热灯(通常为红色)和开关旋钮。
热风炉的种类
自然对流烤箱/重力对流烤箱
它的工作原理是自然对流，即设备底部的加热空气上升到天花板，在那里开始冷却，然后再次下降到地板，这样加热和冷却的循环在设备内自然地继续。温度分布不均匀，适用于粉末样品。
强制对流烘箱
强制对流烘箱采用电动风扇/鼓风机迫使热空气均匀分布在整个腔室内部。它允许样品吸收热量和干燥更快，因为它们总是与热空气接触。
侧烘箱
它具有从一侧到另一侧的单向空气流动，使样品在短时间内达到最大的吸热。它是理想的预热塑料衣服在医院或光滑的床单或盘子。
热风烘箱操作程序
以下是操作热风烤箱的步骤:
- 烤箱插在插座上，打开开关。
- 烤箱预热30分钟，然后把食物放在托盘或架子上。
- 根据需要灭菌的内容物的体积，温度计设定在所需的时间。
- 物品装载在货架上(托盘上的物品之间应保持适当的间距，以实现有效的热循环)。
- 通过紧固所提供的螺钉，门关闭，之后温度开始上升。
- 最好对热风炉的灭菌保温时间和温度有充分的了解。检查温度计以确定在一定的保持时间后是否达到所需的温度。
- 一旦达到恒温时间，关闭设备，在打开门之前允许冷却，然后使用烤箱手套或钳子取出样品。
- 取出样品后，门关闭。
热风炉的应用
热风炉的一些应用有:
- 用于实验室设备如玻璃器皿(烧瓶、吸量管、培养皿和试管)，文化传媒、金属物品(钳子、刮刀、手术刀、剪刀)、非挥发性化合物(锌和淀粉粉、磺胺)和其他含油的材料。
- 可用于食品、药品和其他消耗品的测试，以确保其在保质期内的温度稳定性。
- 它可以用于生物学、化学和材料科学领域的研究设置。
- 它可用于热处理和干燥样品，如金属，合金，土壤等材料。
热风炉的优点
- 它不像高压灭菌器那样需要水来消毒。
- 经济实惠，操作方便。
- 它可以在比高压灭菌器更高的温度和更快的速度下工作。
- 小尺寸的烤箱占用的空间更少，安装过程也更容易。
- 干热不会腐蚀或生锈金属或其他尖锐物品。
- 它的尺寸更小，便于操作。
- 内置压力小，确保操作安全。
- 它是无毒的。不丢弃有害化学残留物。
- 干热可以深入穿透厚的物体，这样它有助于达到深度杀菌效果。
热风炉的局限性
- 由于熔点低，不适合对橡胶、塑料、外科敷料等物品进行灭菌。
- 它可能不会破坏耐热的内生孢子和朊病毒，因为它们利用干热而不是湿热。
- 相对于蒸汽、燃烧、化学灭菌或辐射，它是耗时的。
预防措施
- 只能使用与干热灭菌相容的材料。可燃物品严禁在热风烘箱中消毒。
- 这些物品应该用纸或报纸包裹起来，放在硬纸板或金属容器里。棉絮可以用来插入试管、烧瓶和移液器。
- 在打开烤箱门之前必须等待，这样烤箱才能冷却到40°C。这可以防止玻璃器皿破碎。
- 应使用保暖手套或热钳将食物从烤箱中取出。
- 烤箱绝对不能超载。
- 物品应以适当的间距放在架子上，以便热空气流通不受干扰。
热风烘箱例子
加热炉EG (Steelco SpA)
- 可提供单门或双门直通铰链。
- 该室的容积从330升到10,000升不等。但是，它可以根据客户的需求进行定制。
- 它具有高性能、可靠性高、效率高、能耗低、耗时短等特点。
- 自清洗系统可以安装在室内和风管的就地清洗(CIP)。
- 温度范围为50℃~ 160℃。
加热炉FAC-100 (Tech-Lab Scientific Sdn Bhd)
- 存在一个微处理器- pid控制器，以维持和实现所需的温度。
- 可调节的不锈钢架子和双层壁室，中间有玻璃纤维绝缘。
- 箱体容量100L，工作温度范围5℃- 220℃。
FN系列灭菌箱(n ve)
- 三层绝缘由玻璃棉、铝层和气隙组成。它保证了高效率和低能耗。
- 通过自然空气对流可以保持整个腔室的均匀温度。
- 为了尽量减少温度损失，门可以紧紧地压在腔室垫片上。
- FN系列促进干热灭菌在医疗，兽医，牙科和研究设置。
WHL、WHLL系列加热炉(天津泰斯特)
- WHL和WHLL系列均配有可拆卸式搁板、风道侧板、不锈钢内腔、底加热器罩。
- 门上设有双层玻璃观察窗，硅橡胶密封，气密扣锁。
- 温度控制器有助于防止过温，并采用双数码管显示读取温度。
101A系列/ 202A系列加热炉(浙江富厦设备有限公司)
- 它的体积小，可以在小空间工作。
- 玻璃观察窗允许用户观察房间内的加热情况。
- 内腔由高质量的冷轧薄板制成。
- 具有高稳定性、刚性、强度、抗震、耐腐蚀等特点。
参考文献
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