Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của tủ ấm

1. Tủ ấm là gì? 

Tủ ấm là một phần không thể thiếu trong mỗi phòng thí nghiệm. Loại tủ này được ứng dụng trong việc hỗ trợ nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường nhân tạo. Ngoài ra, thiết bị này còn được sử dụng để nuôi cấy những loại sinh vật đơn bào và đa bào phục vụ nghiên cứu. Hiện loại tủ phòng thí nghiệm này còn được sử dụng trong các hoạt động như:

• Ngày nay, dòng tủ này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề, lĩnh vực khác nhau điển hình như ngành nghiên cứu dược phẩm, nuôi cấy tế bào hay sinh hoa. Cụ thể, dưới đâu là một số những công dụng của sản phẩm:

• Việc ứng dụng tủ ấm trong sản xuất lên men do sự hoạt động của men vi sinh vật như nước tương, giấm, rượu, sữa chua,...

• Ứng dụng trong xử lý rác thải nhờ nuôi cấy và phát triển những vi sinh vật có tác dụng phân hủy các chất hữu cơ.

• Ứng dụng trong công nghệ sản xuất thuốc kích thích sự tăng trưởng, chế phẩm hóa học, những loại thuốc vi sinh,....

• Ứng dụng khử trùng, việc sử dụng tủ ấm tạo nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối đa của vi sinh vật làm thay đổi chức năng và kết cấu của chúng.

• Giúp kiểm tra khả năng chịu nhiệt của các vi sinh vật.

• Hỗ trợ lưu trữ hóa chất ở nhiệt độ ổn định, tối ưu.

• Kiểm tra độ ổn định của dược phẩm trước sự thay đổi của nhiệt độ thông thường.

Tủ ấm rất cần thiết trong phòng thí nghiệm

2. Cấu tạo của tủ ấm

2.1 Buồng nuôi cấy

Buồng là một bộ phận, cơ quan chính của tủ ấm. Bộ phận này được thiết kế gồm vỏ hình khối đôi có thể tích dao động từ 20 - 800 lít. Phần vỏ được thiết kế từ thép không gỉ. Bên cạnh đó, vỏ của buồng ấm được làm từ chất liệu nhôm. 

Không gian giữa hai tấm vỏ được sản xuất lấp đầy bởi bông thủy tinh với tác dụng hỗ trợ cách nhiệt tốt hơn, hạn chế tình trạng mất nhiệt, giảm thụ điện năng và đảm bảo thiết bị hoạt động trơn tru. Thành trong của buồng được đơn vị sản xuất trang bị những hình chiếu giúp hỗ trợ các kệ có phần mặt trong của buồng ấp.

2.2 Cửa buồng

Hầu hết những cửa buồng tủ ấm đề có cửa giúp cách nhiệt hiệu quả. Cửa buồng có lớp cách nhiệt riêng biệt, đồng thời lắp thêm 1 lớp kính cho phép bạn nhìn thấu bên trong buồng mà đảm bảo không làm xáo trộn môi trường. Phần phía tay cầm bên ngoài cửa sẽ giúp dễ dàng điều khiển cửa buồng hơn.

2.3 Bảng điều khiển

Bên ngoài tủ ấm là bảng thiết bị với tất cả những công tác và cảnh báo phía bên ngoài của tủ. Các bộ phận này có công dụng cung cấp cho người sử dụng những thông số để vận hành thiết bị hiệu quả, nhanh chóng hơn.

​2.4 Bộ điều khiển nhiệt độ

Bộ điều khiển nhiệt độ được sử dụng để người dùng có thể dễ dàng thiết lập chế độ nhiệt độ mong muốn. Sau khi đã đạt đủ ngưỡng nhiệt độ điều chỉnh, bộ điều khiển sẽ tự động duy trì ở mức nhiệt độ cho phép có thể thay đổi được.

2.5 Kệ đục lỗ

Kệ đục lỗ được thiết kế hình thành các ngăn khác nhau bên trong buồng ấp. Các phương tiện nuôi cấy sẽ được đặt trên những đục lỗ này. Các lỗ trên kệ giúp không khí lưu thông đều và ổn định. Bên cạnh đó, bạn có thể dễ dàng tháo rời kệ để vệ sinh sạch sẽ đúng cách.

2.6 Đệm cửa

Thành gioăng kín khít giữa cửa và buồng ấp được sản xuất từ miếng đệm cửa. Miếng gioăng này giúp ngăn ngừa không khí bên ngoài vào buồng. Vì thế nên đã tạo nên một môi trường nóng bên trong và không gây gián đoạn từ môi trường bên ngoài.

2.7 Nhiệt kế chữ L

Phía trên cùng của vỏ tủ là nhiệt kế chữ L. Một đầu nhiệt kế được thiết kế nằm ngoài buồng ấm để người dùng dễ dàng quan sát nhiệt độ. Đầu còn lại có chứa thủy ngân sẽ nhô ra một chút vào buồng ấp.

2.8 Bộ lọc HEPA

Ở một số những tủ ấm hiện đại tiến tiến việc sử dụng bộ lọc HEPA giúp hỗ trợ làm giảm ô nhiễm do luồng không khí bên ngoài gây nên. Máy bơm khí cùng với các bộ lọc đã tạo nên một hệ thống vòng kín giúp không khí lưu thông ít ô nhiễm hơn.

2.9 Kiểm soát không khí và độ ẩm

Mỗi tủ ấm đều có chứa một bể chứa nước phía dưới buồng ấp. Nước sẽ tự bốc hơi giúp duy trì độ ẩm trong buồng. Bên cạnh đó, những tủ ấm cần phải cung cấp các luồng không khí để đạt đến nồng độ CO2 nhất định.

3. Các loại tủ ấm phòng thí nghiệm

3.1 Tủ ấm truyền thống

Tủ truyền thống là loại máy ấp trứng được sử dụng phổ biến đối với phòng thí nghiệm. Đây là loại tủ ấm giúp bạn kiểm soát nhiệt độ và cách nhiệt ở mức độ cơ bản.

3.2 Tủ ấm CO2

Tủ ấm CO2 là loại tủ có khả năng tự cung cấp độ ẩm và nồng độ CO2. Thiết bị này được sử dụng nhằm mục đích phát triển nuôi cấy vi sinh vật cần nồng độ CO2 vào khoảng 5 - 10%. Loại tủ ấm này giúp bạn kiểm soát chính xác độ ẩm, nước được giữ trong buồng ấp.

Tủ ấm CO2

3.3 Tủ ấm mát

Tủ ấm mát là một loại tủ được sử dụng với mục đích chính nuôi cấy vi sinh vật. Ưu điểm nổi bật của loại tủ ấm lạnh này là cung cấp sự truyền nhiệt nhanh chóng, đồng đều. Thế nhưng dòng tủ ấm này chỉ nên sử dụng đối với môi trường nuôi cấy lỏng.

3.4 Tủ ấm mini

Dạng tủ này với kích thước nhỏ gọn, được sử dụng trong các cuộc điều tra thực địa. Cụ thể dòng tủ này thường được sử dụng trong việc bảo quản vi sinh ở môi trường nước.

Tủ ấm mini với thiết kế nhỏ gọn

4. Nguyên lý hoạt động của tủ ấm

Tủ ấm hoạt động dựa trên nguyên tắc về sự tăng trưởng và phát triển của vi sinh vật. Hầu hết những thiết bị đều dựa trên vi sinh vật bởi chúng cung cấp điều kiện tối ưu về độ ẩm, nhiệt độ, oxy và lượng CO2. Trong dòng tủ này, bộ điều khiển nhiệt độ đóng vai trò quan trọng giúp duy trì nhiệt độ ở mức ổn định. Bạn có thể dễ dàng đọc thông số nhiệt độ đang hiển thị bên ngoài thông qua nhiệt kế. 

Nhiệt độ được duy trì bằng việc sử dụng chu kỳ sưởi ấm và không sưởi ấm của thiết bị. Trong chu trình gia nhiệt, bộ điều chỉnh nhiệt sẽ làm nóng buồng ấp. Nếu trong thời gian không làm nóng, quá trình gia nhiệt sẽ được dừng lại ngay và buồng ấp sẽ được làm mắt nhờ tỏa nhiệt ra xung quanh.

Nguyên lý hoạt động của tủ dựa trên sự phát triển của vi sinh vật

Lớp cách nhiệt bên ngoài sẽ tạo điều kiện riêng biệt bên trong tủ ấm. Điều này cho phép vi khuẩn dễ dàng phát triển hiệu quả. Đồng thời, những thông số khác về độ ẩm, luồng không khí cũng cần được duy trì quá nhiều cơ chế khác nhau. Việc này góp phần tạo nên một môi trường gần giống với môi trường tự nhiên vi sinh vật sinh sống.