CO2 inkubaator tekitab kondensatsiooni, kas suhteline õhuniiskus on liiga kõrge?
Kui kasutame rakkude kultiveerimiseks CO2 inkubaatorit, on meil inkubaatori suhtelise õhuniiskuse nõuded erinevad lisatud vedeliku koguse ja kultiveerimistsükli erinevuse tõttu.
96-süvendiliste rakukultuuriplaatide ja pika kultiveerimistsükliga katsete puhul on oht, et kultuurilahus kuivab pikaajalise aurustumise korral temperatuuril 37 ℃, kuna ühte süvendisse lisatakse vähe vedelikku.
Inkubaatoris kõrgem suhteline õhuniiskus, näiteks üle 90%, võib tõhusalt vähendada vedeliku aurustumist. Siiski on tekkinud uus probleem: paljud rakukultuuri eksperdid on leidnud, et inkubaatoris tekib kõrge õhuniiskuse korral kondensaat kergesti. Kontrollimatu kondensaadi teke koguneb üha enam ja suurendab rakukultuuri bakteriaalse infektsiooni ohtu.
Seega, kas kondensaadi teke inkubaatoris on tingitud liiga kõrgest suhtelisest õhuniiskusest?
Esiteks peame mõistma suhtelise õhuniiskuse mõistet,suhteline õhuniiskus (RH)on õhus oleva veeauru tegelik sisaldus ja küllastunud veeauru sisalduse protsent samal temperatuuril. Väljendatakse valemiga:
.png)
Suhtelise õhuniiskuse protsent näitab õhus oleva veeauru sisalduse ja maksimaalse võimaliku sisalduse suhet.
Täpsemalt:
* 0% suhteline õhuniiskus:Õhus ei ole veeauru.
* 100% suhteline õhuniiskus:Õhk on veeauruga küllastunud ega suuda rohkem veeauru hoida ning tekib kondensatsioon.
* 50% suhteline õhuniiskus:Näitab, et õhus oleva veeauru hulk on pool küllastunud veeauru hulgast sellel temperatuuril. Kui temperatuur on 37 °C, on küllastunud veeauru rõhk umbes 6,27 kPa. Seega on veeauru rõhk 50% suhtelise õhuniiskuse juures umbes 3,135 kPa.
Küllastunud veeauru rõhkon gaasifaasis oleva auru tekitatud rõhk, kui vedel vesi ja selle aur on teatud temperatuuril dünaamilises tasakaalus.
Täpsemalt, kui veeaur ja vedel vesi eksisteerivad koos suletud süsteemis (nt hästi suletud Radobio CO2 inkubaatoris), muutuvad veemolekulid aja jooksul jätkuvalt vedelast olekust gaasilisse olekusse (aurustumine), samal ajal kui ka gaasilised veemolekulid muutuvad jätkuvalt vedelasse olekusse (kondenseerumine).
Teatud punktis on aurustumis- ja kondenseerumiskiirused võrdsed ning aururõhk selles punktis on küllastunud veeauru rõhk. Seda iseloomustab
1. dünaamiline tasakaal:Kui vesi ja veeaur eksisteerivad suletud süsteemis koos, siis aurustumise ja kondenseerumise ajal tasakaalu saavutamiseni veeauru rõhk süsteemis enam ei muutu, sel ajal on rõhk küllastunud veeauru rõhk.
2. temperatuurisõltuvus:Küllastunud veeauru rõhk muutub temperatuuriga. Kui temperatuur tõuseb, suureneb veemolekulide kineetiline energia, rohkem veemolekule pääseb gaasifaasi, seega küllastunud veeauru rõhk suureneb. Vastupidi, kui temperatuur langeb, väheneb küllastunud veeauru rõhk.
3. Omadused:Küllastunud vee rõhk on puhtalt materiaalne parameeter, mis ei sõltu vedeliku hulgast, vaid ainult temperatuurist.
Küllastunud veeauru rõhu arvutamiseks kasutatav tavaline valem on Antoine'i võrrand:
Vee puhul on Antoine'i konstandil erinevate temperatuurivahemike puhul erinevad väärtused. Levinud konstantide komplekt on:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
See konstantide komplekt kehtib temperatuurivahemikus 1 °C kuni 100 °C.
Nende konstantide abil saame arvutada, et küllastunud vee rõhk temperatuuril 37 °C on 6,27 kPa.
Niisiis, kui palju vett on õhus temperatuuril 37 kraadi Celsiust (°C) küllastunud veeauru rõhu juures?
Küllastunud veeauru massisisalduse (absoluutse niiskuse) arvutamiseks võime kasutada Clausius-Clapeyroni võrrandi valemit:
Küllastunud veeauru rõhk: temperatuuril 37 °C on küllastunud veeauru rõhk 6,27 kPa.
Temperatuuri teisendamine kelviniteks: T=37 + 273,15 = 310,15 K
Asendus valemisse:
.png)
Arvutuse tulemus on umbes 44,6 g/m³.
37 °C juures on küllastustemperatuuril veeauru sisaldus (absoluutne õhuniiskus) umbes 44,6 g/m³. See tähendab, et iga kuupmeeter õhku mahutab 44,6 grammi veeauru.
180-liitrine CO2 inkubaator mahutab ainult umbes 8 grammi veeauru.Kui niisutuspann ja kultuurinõud on vedelikega täidetud, võib suhteline õhuniiskus kergesti ulatuda kõrgele, isegi küllastusniiskuse väärtuste lähedale.
Kui suhteline õhuniiskus jõuab 100%-ni,veeaur hakkab kondenseeruma. Sel hetkel saavutab õhus oleva veeauru hulk maksimaalse väärtuse, mida see praegusel temperatuuril hoida suudab, st küllastuse. Veeauru edasine suurenemine või temperatuuri langus põhjustab veeauru kondenseerumise vedelaks veeks.
Kondensatsioon võib tekkida ka siis, kui suhteline õhuniiskus ületab 95%.aga see sõltub ka muudest teguritest, nagu temperatuur, õhus oleva veeauru hulk ja pinnatemperatuur. Need mõjutavad tegurid on järgmised:
1. Temperatuuri langus:Kui õhus oleva veeauru hulk on küllastuse lähedal, võib iga väike temperatuuri langus või veeauru hulga suurenemine põhjustada kondenseerumist. Näiteks võivad inkubaatori temperatuurikõikumised põhjustada kondensaadi teket, seega stabiilsem temperatuur inkubaatoris pärsib kondensaadi teket.
2. lokaalne pinnatemperatuur alla kastepunkti temperatuuri:Kui kohalik pinnatemperatuur on madalam kui kastepunkti temperatuur, kondenseerub veeaur nendel pindadel veepiiskadeks, seega on inkubaatori temperatuuri ühtlus kondensatsiooni pärssimisel parem.
3. Suurenenud veeauru hulk:Näiteks niisutuspannid ja suure vedelikuhulgaga kultuurimahutid ning inkubaator on paremini suletud, kui inkubaatori sees oleva õhu veeauru hulk ületab praeguse temperatuuri juures selle maksimaalse mahutavuse, tekib kondensaat isegi siis, kui temperatuur jääb samaks.
Seega on hea temperatuuri reguleerimisega CO2 inkubaatoril ilmselgelt kondensaadi teket pärssiv mõju, kuid kui suhteline õhuniiskus ületab 95% või saavutab isegi küllastuse, suureneb kondensaadi tekkimise võimalus märkimisväärselt.Seetõttu peaksime rakkude kasvatamisel lisaks hea CO2 inkubaatori valimisele püüdma vältida kondensatsiooni ohtu, mis tekib kõrge õhuniiskuse säilitamise tagajärjel.
Postituse aeg: 23. juuli 2024