История
История
Содержание статьи:
Эксперимент в биологии и смежных направлениях немыслим без обработки лабораторной посуды. На вебинаре, состоявшемся 11 ноября 2021 г., Александра Данилова из компании Miele рассказала об автоматизации процесса мойки сложного лабораторного стекла с использованием моечных машин, разъяснив преимущества машинной мойки.
В зависимости от круга задач пользователи могут столкнуться с необходимостью мойки широкого спектра лабораторных принадлежностей разной сложности и изготовленных из различных материалов.(Рис. 1)
Среди них стаканы, пробирки, мерные цилиндры, которые не представляют особой сложности, как и чашки Петри и различные стекла. Более сложны в исполнении и, следовательно, обработке круглодонные колбы, вискозиметры, делительные воронки, пипетки с расширением, мерные колбы с узким шлифом и резким расширением. Чтобы промыть такую посуду изнутри тщательным образом, следует приложить определенное старание.
Лабораторные принадлежности могут быть изготовлены из кварцевого и боросиликатного стекла, пластика, полипропилена, фарфора. Очень многое зависит от производителя стекла: качество, срок службы, устойчивость материала к химическим агентам и температурным режимам. Так что выбор подхода к мойке лабораторного стекла – вопрос не праздный.
Во многих лабораториях все еще используется ручной метод обработки принадлежностей. Для мытья лабораторного стекла применяют различные ёршики, губки, а также средства, так или иначе рекомендованные для обработки стекла. С одной стороны они зарекомендовали себя годами и показывают свою эффективность при удалении даже сложных загрязнений, с другой – у многих применяемых при ручной мойке реактивов есть существенные минусы, делающие их использование нежелательным.
Так, стекло и кварц обладают способностью сорбировать ионы. Например, после мытья хромпиком остаются катионы хромовой кислоты; сорбируются также ионы свинца, меди, цинка и кадмия. Все это вызывает различные ошибки при аналитических определениях. Ошибки при аналитических работах возникают и вследствие того, что стекло могло быть просто вымыто недостаточно тщательно. Иногда остаточные загрязнения влекут за собой достаточно серьезные последствия, в том числе в результатах анализа.
Еще существеннее вред, который может нанести ручная мойка работникам лаборатории. Например, широко известная хромовая смесь (хромпик) обладает высокой токсичностью, канцерогенностью, может вызывать аллергию, поэтому ее в принципе следовало бы исключить из обихода, но многие по-прежнему считают, что с помощью этого средства можно отмыть всё – и продолжают им пользоваться. Действительно, визуальный эффект от хромпика весьма эффектен, стекло выглядит чистым, однако для персонала работа с высокотоксичным средством чревата множеством неприятных последствий: наносит вред хрящевым тканям, кожным покровам, дыхательным путям. При таком подходе нужно обязательно принимать меры по защите органов дыхания и кожи.
Так что ручная обработка лабораторного стекла связана прежде всего с повышенной опасностью производственного травматизма и различных профзаболеваний.
К тому же ручной процесс сложно автоматизировать и совершенно нельзя валидировать. Нужно в каждом конкретном случае знать характер загрязнения, используя для очистки растворимость веществ-загрязнителей в воде, кислотах, щелочах и так далее.
Случается, что не совсем понятно, как обрабатывать сложное стекло, такое как колбы, виалы и пипетки: если с простым еще можно справиться без особых проблем, то по мере увеличения сложности лабораторной посуды нарастают и затруднения.
Ручная мойка сопровождается также высоким расходом воды и высокой экологической нагрузкой на персонал за счет того, что выбрасываются вредные вещества. Высоки затраты и на моющие средства, тем более что детали их применения (концентрация. время выдержки, температура) могут тоже различаться от случая к случаю.
Если сложить затраченные ресурсы – воду, химию для отмывки, а главное – колоссальные затраты времени, особенно на отмывку сложного стекла, то становится понятно, что ручная обработка лабораторной посуды оказывается весьма дорогим «удовольствием». Но главное – результат такой мойки, а особенно дезинфекции, сложно проконтролировать.
Мойка химической посуды, конечно, требует некоторых знаний и опыта, но по сути не является квалифицированным трудом. Можно уверенно сказать, что для специалистов, работающих в лаборатории, можно найти намного более важные задачи, в решении которых сполна задействованы знания, умения и практический опыт сотрудников. Химический анализ, другие виды экспериментов действительно требуют человеческого интеллекта, в то время как процесс обработки стекла лучше «поручить» моечной машине.
Такая автоматизация гарантированно сможет повысить общую производительность, а значит – и экономическую эффективность лаборатории.
Поэтому, хотя покупка моечной машины и является серьезным капиталовложением (эти устройства достаточно дорого стоят), общее сокращение трудозатрат, которое обеспечивает это приобретение и автоматизация процесса, даст возможность почувствовать выгоду от вложенных средств.
Это не только оправданные вложения средств, дающие прямой экономический эффект, но и забота о безопасности и здоровье лаборантов и других технических работников: уже то, что люди перестанут контактировать с потенциально вредными веществами, служит существенным преимуществом машинной обработки лабораторного стекла. И на этом преимущества не заканчиваются.
Так, с помощью лабораторной моечной машины можно выполнять мойку при высоких температурах, чего невозможно добиться руками.
Можно применять при этом сильные химические средства, что в принципе невозможно при ручной обработке. Особые моющие средства для машинной мойки лабораторного стекла эффективно удаляют даже такие загрязнения, которые при ручной обработке требуют применения дополнительных растворителей, спиртов или кислот.
Главное преимущество машинной мойки состоит именно в том, что процесс выполняется в строгом соответствии с заданной программой. Качество мойки четко воспроизводится и абсолютно не зависит от человеческого фактора.
Что же позволяет достичь прекрасных результатов при машинной мойке даже сложной и нестандартной лабораторной посуды? Ниже рассмотрены принадлежности для моечного оборудования Miele, универсальные для всего модельного ряда машин. Эти комплектующие разработаны так, что позволяют справиться с самыми сложными задачами. В этом разделе также рассмотрен ассортимент приспособлений, повышающих удобство использования техники Miele.
Существует три варианта верхних корзин: их выбор зависит от высоты загрузки и того, что пользователь планирует размещать на нижнем и верхнем уровнях.
Если более высокое стекло размещается внизу, то более короткое – наверху, все зависит от потребностей конкретной лаборатории.
У моечной камеры есть верхний и нижний пределы.
Внизу расположена специальная тележка, на которую размещается лабораторное стекло, вверху – разные корзины.
Загрузочная тележка A151 предназначена для размещения на ней различных вставок. Без верхней корзины она обеспечивает высоту загрузки 495 мм.
Варианты корзин А102, А101 и А103 – это верхние корзины, которые делят пространство пополам, на 2/3 и 1/3 и на 1/4 и 3/4. На задней стороне корзины есть выемка для сушки.
Высота загрузки тележки с корзиной А 100 составляет 235 мм, А101 – 275 +/- 30 мм, А102 – 230 +/- 30 мм, Ф103 – 305 мм, 1!); - 145 мм, А105 – 210 мм.(Рис. 2)
Есть корзина, куда можно размещать различные вставки и устанавливать простое стекло, не требующее внутренней инжекции: цилиндры, стаканы, предметные стекла, пробирки. Под каждый тип такой посуды есть вставки – например, вставки под пробирки Е149, Е103/1, Е104/1, Е105/1, Е139/1, мерные цилиндры Е106, химические стаканы Е109, воронки АК12 и т.д.(Рис. 3)
Примеры эксплуатации: если нужно загрузить стаканы, уровень загрузки будет зависеть от их объема. Если размещаются литровые стаканы, то будет один уровень загрузки, если 250 или 500 мл, то может быть вариант с двумя уровнями загрузки.
Или, например, наверху можно мыть какие-то невысокие пробирки до 16,5 см по высоте, а внизу – некие мерные цилиндры, но характер загрузки будет зависеть от высоты размещаемых мерных цилиндров.
Если речь о чашках Петри, то за один цикл можно обработать 150 половинок чашек Петри, разместив их наверху и в двух вставках внизу: одна ставится на другую в силу того, что у них очень простая форма и они легко промываются.
При мойке с коромыслами-распылителями для чашек Петри применяют вставки Е118, Е136, Е137, для предметных стекло – Е134, для стаканов – Е110 и Е111. За областью расположения коромысел следует тщательно следить, избегая их блокировки!(Рис. 4-5)
Система EasyLoad упрощает загрузку и не требует регулировки высоты, дает улучшенные результаты мойки, увеличивает производительность всех машин, имеет универсальный и интуитивно понятный дизайн.
Для узкогорлого лабораторного стекла требуются инжекторные модули. Они устанавливаются в специальные верхние и нижние корзины для инжекторных модулей – А100 и А150.(Рис. 6)
Например, более мелкие колбочки и емкости можно мыть наверху, а покрупнее – внизу, а если у пользователя высокие колбы – на 500 мл или 1 л, то не исключено, что будет вообще только один уровень загрузки.(Рис. 7-9)
Вот как выглядит примерная загрузка моечной камеры в двух уровнях. При этом пользователь выбирает различные сопла и инжекторные модули – они есть для более крупного и мелкого стекла. Можно индивидуально оснащать модули: они есть пустые, то есть без сопел, или уже с установленными соплами – и пользователь выбирает из существующих сопел разные варианты.
Некоторым пользователям нравится предыдущее поколение сопел Miele, в числе которых были специальные «тюльпанчики» – их тоже можно установить, такую индивидуальную оснастку того или иного модуля как вариант можно рассматривать.
Прежнее поколение модулей с «тюльпанчиками» и крестовинкой отличалось тем, что крестовина эта была не очень широкой, и специфическое стекло часто проваливалось и билось. В настоящее время разработан специальный модуль с более низкой и плоской подложкой, и на него можно надевать различное узкогорлое стекло. Даже если оно будет упираться в сопло, оно все равно будет промываться, поскольку стекло будет лежать на сопле и там есть зазор примерно в полсантиметра. Вода будет бить туда и в любом случае омывать стекло, которое туда установили.
Как пример – нижний вариант отражает актуальную ситуацию с внешним видом этого аксессуара в сравнении с тем, что было когда-то: видно, что более широкая часть стекла не размещается на сопле и проскальзывает.
Новые сопла инжекторных модулей позволяют при загрузке сэкономить высоту от 17 мм до 34 мм, а в некоторых случаях до 89 мм.(Рис. 10)
Если используется модуль с инжекторными соплами, на него можно надеть решетку-фиксатор, чтобы зафиксировать стекло, которое планируется там размещать.(Рис. 11)
Получается такая конструкция самого модуля и решетки на нем, которая позволяет отделить одно стекло от другого, чтобы предметы не бились друг о друга, поставить их в каком-то определенном формате, зафиксировать определенным образом и отцентровать по центру сопла – это все возможно благодаря опорной решетке.(Рис. 12)
Неважно, какое стекло моет пользователь: мерную посуду, бутыли или конические колбы – решетка надевается один раз и как правило не снимается. Собственно, нужно фиксировать лабораторное стекло непосредственно так, чтобы эта решетка не позволяла ему друг о друга биться.(Рис. 13)
Пример базовой настройки модуля с инжекторным соплом без опорной решетки.(Рис. 14)
Пример модуля А300/3 для посуды от 200 мл до 1 л с опорной решеткой.
Видно, что мерным колбам в принципе все равно, а вот остальному стеклу удобнее вариант с решеткой: конические колбы, бутыли находятся каждая в своей нише, они не бьются друг о друга, и решетка дает определенную гарантию их сохранности.
Таких больших колб до 1 л можно установить до 8 штук в один модуль. В зависимости от высоты лабораторного стекла можно разместить два таких модуля на нижнем уровне, и если высота позволяет – два на верхнем уровне, если говорить о колбах на 500 мл, но не о мерных колбах: они даже на 250 мл уже очень высокие, и это представляет сложность.
Обычное стекло – бутыли, круглодонные и конические колбы – можно размещать на двух уровнях, если их емкость не превышает 500 мл, а если она доходит до 1 л – на одном уровне. Два таких модуля можно поставить в нижнюю корзину.
Что касается более мелкого стекла (от 50 до 250 мл), для него есть модуль А301/5. Принцип тот же: можно заказать его с решеткой или без решетки. Максимально можно поставить два таких модуля на нижний уровень и два на верхний. В один такой модуль входит 18 предметов лабораторного стекла соответствующей емкости, то есть 36 предметов можно поместить внизу и 36 наверху – итого 72 штуки(Рис. 15)
И есть еще модуль А302/3, в который входит 32 сопла, с решеткой или без – для мелкого стекла от 20 до 100 мл. Таких модулей можно поставить вниз и наверх по два, и тогда можно обработать 128 мелких колб (от 20 до 100 мл) за один цикл.(Рис. 16)
Доступен специальный модуль для мерных цилиндров, куда устанавливают большие цилиндры (от 500 мл до 1 и 2 л) в таком положении, чтобы облегчить сток с ножки цилиндра, чтобы там ни в коем случае не оставалась вода (что часто бывает, если цилиндр стоит ровно). В этом модуле предусмотрен специальный наклон; более длинные и более короткие цилиндры можно обрабатывать по 4 штуки в одном модуле. Таких модулей можно поставить два на нижнюю тележку и за один раз одновременно вымыть 8 цилиндров.
Есть специальная вставка для виал, куда их можно размещать, фиксировать специальной крышкой и промывать активно с помощью инжекции. Для виал предусмотрено 98 сопел. По самому инжекторному соплу держатель может передвигаться в зависимости от высоты виалы.
Здесь вариантов может быть множество: один такой модуль ставится в верхнюю корзину, один в нижнюю, таким образом можно помыть 196 виал за один цикл, добавив еще какое-то лабораторное стекло, чаще мелкое – различные мелочи, флакончики и пр.
Специальный модуль для пипеток позволяет разместить в нем 98 пипеток. Он устанавливается в моечную камеру один и предназначен для пипеток высотой до 45 см. Рядом можно поставить какие-то большие мерные колбы или бутыли на свободное место. Пипетка устанавливается строго носиком вниз. Однако есть производители, у которых стекло очень тонкое и хрупкое, и дабы не повредить такие изделия, их устанавливают носиком вверх, хотя это в принципе не разрешено. В Miele проводили такие эксперименты: пипетка все равно отмывается.(Рис. 17)
Более длинная пипетка – до 55 см – устанавливается в специальную тележку, как показано на рисунке: так размещают пипетки 55, 50, 44 см. Но это специальная тележка, она одна устанавливается внутрь моечной камеры, занимает все пространство, и туда уже ничего больше не установить.
Используются, если нужно обработать большие бутыли в маленьких машинах. Так можно обработать в основном 5-литровые, а бывает – и 10-литровые емкости, если они узкие по диаметру и проходят по высоте. В этом случае их можно разместить в таком модуле. Но в общем случае это 5-литровые бутыли, различные мерные колбы большого объема, конические колбы. Под каждый такое сложное стекло существует свой держатель, свое инжекторное сопло (А846, А847, А848) в зависимости от того, что пользователь устанавливает. Есть три сопла: одно для 5-литровых бутылей и круглодонных колб, другое для конических колб, третье – для мерных колб. Максимальный диаметр по размещению бутылки – 23,6 см.
В качестве примера эксплуатации на фото показано, как в одном случае моют бутыли, в другом – мерную колбу.(Рис. 18)
Вот другой вариант: когда моют только бутыли или круглодонные колбы. Для этого есть специальное сопло А846, которое вкручивается и закрепляется специальным ключом.(Рис. 19)
Следует отметить, что модуль может быть еще и движим по высоте, высота может меняться в зависимости от характера размещаемого стекла.
Модуль занимает все пространство, и в итоге 4 большие 5-литровые бутыли или 4 мерные или круглодонные колбы можно вымыть за один цикл.(Рис. 20)
Для колб Эрленмейера используют сопло А847
Некоторое крупногабаритное лабораторное стекло размещается и фиксируется так, что колба как бы висит над соплом (А848), не касается этой части, фиксируется с помощью специальной подложки и лежит на ней.
Вариант с мерной посудой: сопло используется более длинное, чтобы достать до дна и каждая колба индивидуально промывалась. Снаружи это делает общее коромысло-распылитель в моечной камере, а инжекторная система промывает изнутри.
Это приспособление А312 с соплами А867 позволяет разместить 8 вискозиметров. Таких модулей можно поставить два, то есть вымыть за один цикл 16 вискозиметров.
Вот как выглядит загрузка, когда у пользователя есть и мелкая, и средняя, и крупная посуда – и как при этом оснащается машина для мойки.(Рис. 21)
Среди таких аксессуаров стоит отметить принтер, позволяющий распечатывать процесс мойки, то есть фиксировать, что было загружено в машину.
Принтеры подходят ко всем машинам, можно заказать кабель-переходник XKM RS232 10 Med и использовать принтер со всеми машинами представленного модельного ряда. В распечатке будут указаны время, температура, уникальный номер машины и выбранная программа. Вся распечатка производится на русском языке.
Кроме того, есть специальный шкаф PG8596 для хранения моющих средств. У 60-сантиметровых машин нет отсеков для хранения химии, и как вариант хранения канистр можно использовать либо какой-то обычный лабораторный шкаф рядом, либо такой шкаф от производителя.(Рис. 22)
Производитель предлагает также подставки основания (например, UG30906085, где 30-высота, 90 – ширина, 60 – глубина, 85 – серия машины) – это 30-сантиметровые цоколи, которые приподнимают машину над полом для удобства использования. Если машина стоит на полу, при открывании крышки получается работа пользователя примерно на уровне 15 см от пола. Если применять цоколь, то высота достигает порядка 45 см от пола – это удобнее.
Доступен нижний цоколь высотой 70 см – он позволяет установить машину шириной 60 см (для модели на 90 см он не подходит) и разместить внутри химию и систему обессоливания, если предполагается ее использование. Это будет достаточно гармонично и компактно смотреться.
Miele предлагает шкаф PG8595 для размещения двух патронов для деминерализации воды (VE P 2800, VE P 2000) и измерителя электропроводности.
Подготовка воды – очень важный момент. Машины изначально подключаются к воде хорошего качества, и последнее ополаскивание должно выполняться дистиллированной водой. Если в лаборатории этой воды нет, то при небольшой нагрузке (1-2 цикла в день) можно рассмотреть вариант покупки патрона для деминерализованной воды. Специальные ионообменные смолы в нем задерживают все примеси, которые есть в воде, и выдают на выходе полностью очищенную воду. На измерителе электропроводимости можно увидеть, какая проводимость воды достигнута.
Но при частом использовании патрона смолы будут быстро забиваться, вода потеряет качество. Уже при пятикратном использовании машины в день использовать такой патрон будет невыгодно, потому что смолы не восстанавливаемые, их придется слишком часто заменять.(Рис. 23-25)
Тем не менее применять воду без водоподготовки крайне нежелательно: стекло от этого мутнеет, на нем появляются царапины, иногда смываются риски, как изображено на фото. Так что водоподготовке нужно уделить внимание.(Рис. 26)
Партнер Miele в Германии производит специфические модули специально для техники Miele. Они могут пригодиться при работе с 50-литровыми бутылями, с какими-то специфическими колбами, нестандартными мерными цилиндрами, специальными шлангами, частями ферментеров – с тем, что можно мыть в машине и нужно хорошо промывать, чтобы вода поступала в каждое мелкое отверстие и обязательно промывала такой узел изнутри. Для этого производят специальные сложные тележки.(Рис. 27-34)
Ссылки на остальные части вебинара:
Возможности и преимущества моечного оборудования Miele. Часть 2.
Возможности и преимущества моечного оборудования Miele. Часть 3.
Возможности и преимущества моечного оборудования Miele. Часть 4.
С помощью личного кабинета Вы сможете:
Сравнение
