دستگاههای آزمایشگاهی در زمینههای شیمی و میکروبیولوژی، نقش بسیار حیاتی در تحقیقات و تشخیص بیماریها دارند. این دستگاهها شامل اسپکتروفتومترها، دستگاه اندازهگیری پروتئین، میکروسکوپها، رفراکتومتر، سانتریفیوژها و PCR میشوند. اسپکتروفتومترها، جذب نور توسط مواد و تعیین طیف انرژی آنها را انجام میدهند. کروماتوگرافی، جداسازی و شناسایی مواد در نمونههای مختلف است. میکروسکوپها، بررسی میکروسکوپی اجزای سلولی و باکتریایی را فراهم میکنند. سانتریفیوژها، جداسازی مواد بر اساس وزن مولکولی یا چگالی را انجام میدهند. PCR، افزایش ژنهای خاص را برای تشخیص بیماریها فراهم میآورد. در ادامه به معرفی برخی از دستگاه های آزمایشگاه شیمی و میکروبیولوژی می پردازیم :
کجلدال/کلدال یا دستگاه اندازهگیری پروتئین
دستگاه کجلدال یا کلدال مجموعهای از چند بخش شیشهای است که برای اندازهگیری مقدار نیتروژن در مواد مختلف از آن استفاده میشود.
روش کار:
اندازهگیری پروتئین به روش کلدال در سه مرحله هضم، تقطیر و تیتراسیون انجام میگیرد که هر کدام از این مراحل به صورت دستی و دیجیتال قابل انجام است.
در مرحله هضم، ماده غذایی در اسید سولفوریک غلیظ و با کمک کاتالیزور حرارت داده میشود. در روش دستی باید حتماً بالن هضم در زیر هود حرارت ببیند تا بخارات سمّی از این طریق خارج شوند.
در کلدالهای دیجیتالی، هیتر چندخانه برای آزمون همزمان چندین نمونه وجود دارد.
در این سیستم بالنها به اسکروبر متصل شدهاند که نقش جمعآوری بخارات سمّی را بهصورت کاملتر و ایمنتری نسبت به هود انجام میدهد.
در مرحله تقطیر، بالن هضم به قسمتهای دیگر مجموعه کلدال متصل میگردد. در این مرحله، ازت موجود در محلول حاصل به صورت گازِ آمونیاک آزاد میشود که این گاز پس از عبور از مبرد، به مایع تبدیل شده و وارد اسید بوریک موجود در ارلن متصل به مبرد شده و بورات آمونیوم تشکیل میگردد. قسمت تقطیر نیز به صورت اتوماتیک وجود دارد.
در مرحله نهایی یا تیتراسیون، بورات آمونیوم تشکیل شده در مرحله تقطیر با اسید هیدروکلریدریک 1/0 نرمال تیتر میشود.
نکات:
در پایان کار و هنگام جداسازی مجموعه، نباید ابتدا حرارت را قطع نمود چون در اثر فشار منفی موجود در مجموعه، تمامی محلول تقطیر شده، داخل بالن مکش شده و بهصورت معکوس وارد بالن میگردد؛ بنابراین ابتدا باید قسمت بالای بالن را آزاد نمود تا خلاء موجود از بین رفته و سپس حرارت قطع گردد.
حرارتدهی در مرحله هضم باید بهتدریج انجام گیرد (ابتدا دمای حدود 100 درجه سلسیوس، سپس حدود 170 درجه سلسیوس و نهایتاً حدود 400 درجه سلسیوس).
رفراکتومتر
رفراکتومتر دستگاهی است که برای تعیین میزان بریکس یا مواد جامد محلول در آب و ضریب شکست مواد از آن استفاده میشود و در انواع مختلف مانند دستی و رومیزی وجود دارد.
ضریب شکست، در واقع نسبت سرعت نور در محیط خلاء به سرعت نور در محیط نمونه مورد نظر است. با تغییر غلظت، ماهیت و دمای نمونه، ضریب شکست تغییر میکند.
با اینکه ضریب شکست یک خاصیت غیرویژه است، اما تعداد کمی از مواد وجود دارند که در یک طول موج و دمای معین، ضرایب شکست یکسانی دارند، بنابراین از این ویژگی میتوان برای تأیید هویت یک ترکیب و تعیین خلوص آن استفاده نمود.
روش کار:
برای کار با رفراکتومتر رومیزی، ابتدا چند قطره نمونه را روی منشور دستگاه ریخته و درپوش محافظ را میبندیم. از قسمت چشمی دستگاه، دو قسمت قابل مشاهده است.
دستگاه باید به گونهای تنظیم گردد که مرزِ قسمتِ هاله روشن و تاریک در وسطِ خطِ ضربدر قرار گیرد. در این هنگام، قرائت بریکس یا ضریب شکست امکانپذیر است. در صورتی که هدف، اندازهگیری بریکس باشد، عدد سِری پایین و در صورتی که هدف، اندازهگیری ضریب شکست باشد، عدد سِری بالا قرائت میشود.
نکته:
برای کار با رفراکتومتر، ابتدا باید دستگاه را با آب مقطر تنظیم نمود. بدین صورت که بهجای نمونه، آب مقطر روی منشور دستگاه ریخته شده و سپس بریکس قرائت میشود. در صورتی که عدد صفر قرائت نشد، باید پیچِ کنار دستگاه را باز نمود و با استفاده از آچار مخصوص، به گونهای آن را چرخاند تا خط عمود، بر روی عدد صفر قرار گیرد.
كوليس
با كمك کولیس ميتوان عمق، قطر خارجي و داخلي اجسام را اندازه گرفت.
کولیس شامل یک خطکش ثابت (با درجهبندی بر حسب سانتیمتر یا میلیمتر) و یک قسمت متحرک به نام ورنیه میباشد. دقت هر كوليس بر روي ورنيه حك شده است.
از دهانه بزرگ کولیس در آزمایشگاه بیشتر برای اندازهگیری ضخامت و قطر خارجی اجسام و مواد (مثل اندازهگیری طول خیار و یا قطر زیتون)، از دهانه کوچک آن برای اندازهگیری قطر داخلی لولهها و از عمقسنج نیز جهت اندازهگیری عمق حفرهها استفاده میشود.
روش کار:
جهت اندازهگيري قطر خارجي، ابتدا دهانه كوليس كمي بيشتر از اندازه جسم مورد نظر باز ميشود، سپس فَكِ ثابت به يك قسمت نمونه مورد آزمون تكيه داده شده و فَكِ متحرك بهآرامي به قسمت ديگر آن نزديك ميگردد و پس از تماس با آن، اندازه آن قرائت میشود.
در اندازهگيري قطر داخلي، ابتدا دهانه كوليس كمي کمتر از اندازه جسم مورد نظر باز ميشود، سپس شاخك ثابت آن به يك طرف جسم و شاخك ديگر آن به طرف ديگر آن نزديك شده و پس از چسبيدن به جسم، اندازه آن قرائت ميشود.
برخی کولیسها دارای صفحه نمایش بر روی بدنه خود هستند که برای اندازهگیری جسم، نیاز به خواندن از روی خطکش نیست و عدد بر روی صفحه نمایش ظاهر میگردد.
ریزسنج یا میکرومتر
میکرومتر یا ریزسنج ابزاری برای اندازهگیری طول با دقت زیاد است. دقت اندازهگیری میکرومترها بیشتر از کولیس و تا یک هزارم میلیمتر میباشد.
روش کار:
بر روی خطکش ميکرومتر يکسري تقسيمبندي بالاي خطِ افق و يکسري، زير خطِ افق وجود دارد. فاصله بین تقسیمبندي بالاي خط افق، يک ميليمتر و فاصله بین تقسيمبندي زير خط افق، نيم ميليمتر میباشد. پیچ مدرّج (طبلک) نیز از صفر تا 50 قسمتِ مساوي تقسيمبندي شده است.
در زماني که قطعهای جهت اندازهگیری بين دو فَک متحرک و ثابت قرار میگیرد، با چرخاندن طبلک، تماس فَکها با نمونه ایجاد شده و تماس کامل نمونه با فَکها با جغجغه انجام میگیرد.
آخرين خط روی خطکش که از زير ورنيه مشخص است، اندازه اصلي میباشد.
به عنوان مثال در شکل 96، خط 10 روی درجهبندی پوسته، نمایانگر 10 میلیمتر است. سه خطِ دیگر که هر یک نمایانگر یک میلیمتر هستند نیز مشاهده میشوند. چهل و پنجمین خط روی طبلک با خط طولی پوسته، روبروی هم قرار گرفتهاند و هر یک نمایانگر 01/0 میلیمتر هستند (45/0 = 01/0× 45)؛ بنابراین اندازه قرائت شده روی ریزسنج عبارت است از:
میلیمتر 45/13 = 45/0 + 3 + 10
قابل ذکر است که میکرومترهای دیجیتال با صفحه نمایش نیز وجود دارند.
سانتریفوژ
دستگاه سانتریفوژ با چرخش حول یک محور و تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز، مواد مختلف موجود در یک محلول را از هم جدا مینماید. سرعت سانتریفوژ بر حسب دور در دقیقه بیان میگردد. در سانتریفوژها محفظههایی برای قرار دادن لولههای مخصوص وجود دارد.
کاربرد:
بیشترین کاربرد سانتریفوژ برای آزمون اندازهگیری چربی مواد لبنی به روش ژربر و اندازهگیری اندیس حلالیت پودرها میباشد.
نکات:
برای برقراری توازن دستگاه سانتریفوژ در هنگام کار، بایستی لولههای سانتریفوژ به صورت متقارن (روبروی هم) و هموزن باشند. در غیر اینصورت، منجر به تولید صدای نامناسب و شکستگی احتمالی لولهها (در صورتی که شیشهای باشند) و یا تغییر شکل آنها (در صورتی که پلاستیکی باشند) خواهد شد.
باید از لولههای مخصوص هر سانتریفوژ استفاده شده و از بهکارگیری لولههای شکسته و ترکخورده نیز اجتناب گردد.
هود
هود جایگاهی برای تهیه محلولها و انجام بعضی آزمونهای شیمیایی میباشد که با داشتن تهویه باعث خروج گازها و بخارات به بیرون میشود. توضیحات مربوط به هود باکتریولوژیک در صفحه 143 آمده است.
نکته:
باید از انباشتن وسایل و مواد در زیر هود خودداری شود زیرا مانع خروج کامل و سریع بخارات و گازها میگردد.
ابزار چشم و بدنشوی
در صورتی که در اثر رعایت ننمودن موارد ایمنی در آزمایشگاه و یا هر عامل دیگر، مادهای شیمیایی به داخل چشم پاشیده شده و یا بر روی بدن بریزد باید سریعاً از ابزار چشم و بدنشوی استفاده نمود زیرا با توجه به ماهیت ساختاری این دستگاه، امکان استفاده آسان و سریع آن مقدور میباشد.
دستگاه تعیین ذرات سوخته و میزان رسوب
برای تشخیص میزان ذرات سوخته ناشی از فرآیند تولید شیر خشک و همچنین تعیین میزان تهنشینی یا رسوب محلولهایی که از پودر تهیه میشوند، از این دستگاه استفاده میگردد.
روش کار:
برای کار با این ابزار، باید فیلترهای مخصوص آن را که قبلاً در آون خشک شده است در قسمت تحتانی استوانه قرار داد.
سپس محلولی که با استفاده از پودر تهیه شده است، داخل استوانه ریخته میشود. با ایجاد فشار ناشی از پمپ، محلول از روی فیلتر عبور میکند. نهایتاً فیلتر از دستگاه خارج شده و داخل آون خشک میگردد. سپس این فیلتر برای بررسی ذرات سوخته با فیلترهای استاندارد و برای بررسی میزان رسوب با شکل شماره 103 مقایسه میشود.
دستگاه اندازهگیری نقطه ذوب
برای تعیین نقطه ذوب چربیها و روغنها از دستگاه اندازهگیری نقطه ذوب استفاده میشود که در شکل 104 چند نوع آن نشان داده شده است.
روش کار:
رایجترین روش اندازهگیری نقطه ذوب، استفاده از لولههای مویین میباشد که برای انجام آزمایش، ابتدا یک طرفِ لوله مویین بهوسیله شعله کاملاً مسدود میشود و سپس نوکِ بازِ لوله مویین داخل نمونه مورد نظر قرار میگیرد تا نمونه وارد لوله شود. پس از قرار دادن لوله مويين در دمایی پایین و طی زمان کافی، داخل دستگاه قرار داده میشود. با روشن نمودن منبع حرارتی دستگاه و ذوب شدن نمونه، نقطه ذوب ماده با استفاده از دماسنج تعبیه شده بر روی دستگاه قرائت میشود. انواع دیگری از دستگاههای نقطه ذوب نیز در بازار وجود دارند.
فشارسنج
برای اندازهگیری میزان گاز کربنیک در نوشیدنیهای گازدار از فشارسنج (شکل 105) استفاده میشود. این دستگاه مجهز به یک گیجِ فشار میباشند.
روش کار:
ابتدا بطری، شیشه یا قوطیِ حاوی نمونه تکان داده شده و سپس در قسمت زیرین گیج فشار ثابت میگردد. با چرخاندن اهرم زیر دستگاه، سطح تحتانی آن به سمت بالا حرکت کرده و این فشار، منجر به سوراخ شدن درب ظرف مورد نظر توسط سوزن تعبیه شده در زیر گیج فشار میگردد. خروج گازکربنیک سبب چرخیدن عقربه فشارسنج خواهد شد که میزان فشار بر حسب بار از روی گیجِ فشار قرائت میشود. دمای نوشیدنی مورد نظر نیز اندازهگیری شده و به کمک جداول و یا خطکشهای محاسبه، میزان گازکربنیک بر حسب درصد محاسبه میشود.
نکته:
پس از اتمام کار و برای خارج نمودن ظرف نمونه از زیر گیجِ فشار، باید اهرم دستگاه را به آرامی برگرداند تا از پاشیدن نمونه به اطراف جلوگیری شود.
غلظتسنج (ویسکومتر)
براي اندازهگیری ميزان گرانروی یا ويسکوزيته مايعات (میزان مقاومت سیالات در مقابل جاری شدن) از ويسکومتر استفاده میشود.
ابزار فلزی چرخنده این دستگاه به اشکال متفاوتی وجود دارد که دوک نام دارد.
ويسکومتر ویژهای به نام رئومتر نیز وجود دارد که قادر به اندازهگیری ويسکوزيته موادی است که این ویژگی آنها با جريان يافتن تغيير میکند.
روش کار:
ویسکومترها بر اساس دو حالت کلي زیر عمل میکنند:
سیالِ ويسکوز ساکن است و ابزار اندازهگيري ويسکوزيته (دوک فلزی) در آن حرکت میکند و یا ابزار اندازهگيري ويسکوزيته ساکن بوده و سيالِ ويسکوز حرکت میکند.
واحد اندازهگیری ویسکوزیته، Pa.s، N.S/m2 و یا kg/m.sاست که آن را با cP نمایش میدهند. cP مخفف سنتیپوآز میباشد. قابل ذکر است که برای کالیبراسیون ویسکومترها از آب استفاده میشود.
هدایتسنج
هدایتسنج یا رساناسنج برای اندازهگیری هدایت الکتریکی یا همان رسانایی محلولها بهکار میرود.
روش کار:
با قرار دادن الکترود دستگاه، داخل محلول مورد نظر و با استفاده از دفترچه راهنمای دستگاه، هدایت محلول اندازهگیری میشود.
یک محلول الکترولیتی بهواسطه یونهای موجود در آن، سبب هدایت جریان الکتریسیته میشود؛ بنابراین مواد حلشده کووالانسی که در محلول بهصورت یون نبوده و فقط به شکل مولکولی وجود دارند، بر رسانایی محلول اثری نداشته و غیرالکترولیت نامیده میشوند.
آب خالص رسانای ضعیفی است ولی محلولهای حاوی اسیدهای قوی بیشترین رسانایی را دارند.
دستگاههای هدایتسنج تجاری معمولاً به جای اُهم با زیمنس درجهبندی شدهاند و هدایت الکترولیتی را بر حسب mS (میلیزیمنس) یا µS (میکروزیمنس) اندازه میگیرند.
انواع دستگاههای هدايتسنج وجود دارند که در صفحه نمايش نوع رایج، دما و مقدار هدايتِ نشان دادهشده و امکانِ تنظيمِ اتوماتيكِ محدوده عملكرد، ازµs 01/0 تاms 9/99 وجود دارد و با استفاده از الكترودهاي جانبي، محدوده عملكرد قابل افزایش است. در دستگاههای هدایتسنج تحقيقاتي، امكان اندازهگيري کدورت، شوري و مقدار مقاومت الكتريكي نيز امکانپذیر است.
رنسیمت یا دستگاه اندازهگیری پایداری روغن
برای اندازهگیری پایداری و مقاومت روغنها و چربیها در برابر اکسیداسیون از دستگاه رنسیمت استفاده میشود. رنسیمت، مقاومت روغن را نسبت به عوامل تشدیدکننده اکسیداسیون (دما و اکسیژن) میسنجد.
روش کار:
در این دستگاه، طبق دستورالعمل مربوطه، مقدار مشخصی از نمونه، داخل ظرف مخصوص و در ظرف دیگر، آب مقطر ریخته شده و الکترود در آن قرار میگیرد. روغن موجود در ظرف، حرارت داده شده و جریان هوا نیز از آن عبور مینماید. این عمل باعث اکسیداسیون مولکولهای روغن و تولید ترکیبات آلی فرار و محصولاتی مثل آلدئیدها و ستونها میگردد. جریان هوا این ترکیبات را به ظرف حاوی آب مقطر منتقل مینماید. این عوامل سبب تغییر هدایت الکتریکی آب گردیده، توسط دستگاه سنجیده و به صورت منحنی نمایش داده میشود. محل افزایش ناگهانی این مواد که به صورت شکست در منحنی دیده میشود بالاترین حد مقاومت نمونه روغن است.
دستگاه تبخیرکننده دوار یا روتاری
روتاری دستگاهی است که برای تبخیر حلال از یک نمونه به کار میرود. به علت استفاده از سیستم خلاء در این دستگاه که استفاده از دمای پایینتر را برای تبخیر فراهم میسازد، از حرارت دادن بیش از حدِ نمونه حاوی حلال و تغییرات نامطلوب ناشی از آن جلوگیری میشود.
روش کار:
نمونه همراه با حلال داخل بالن ریخته شده و به قسمت گرداننده دستگاه وصل میشود. داخل مخزن دستگاه نیز آب مقطر ریخته میشود و با استفاده از شیلنگ، آب به داخل مبرد جریان یابد.
با تنظیم دما، سرعت چرخش بالن و روشن نمودن پمپ خلاء، آبِ داخلِ مخزن، گرم شده، حرارت به نمونه انتقال یافته و سبب تبخیر حلال میگردد. بخار حاصل به قسمت مبرد راه مییابد که عمل کندانس یا تبدیل بخار حلال به مایع در آن انجام میگیرد. حلال جدا شده در داخل بالنی که زیر مبرد قرار دارد، جمعآوری میشود.
پس از جداسازی کامل حلال، پمپ خلاء خاموش شده، چرخش بالن و حرارتدهی قطع گردیده و بالن از داخل مخزن حاوی آب مقطر برداشته میشود.
برای دریافت آخرین و به روزترین اطلاعات در زمینه :
می توانید از طریق لینک های ذکر شده میکروآزمون اقدام نمایید.
