دستگاه جوجه کشی CO2 باعث ایجاد میعان می‌شود، آیا رطوبت نسبی خیلی بالاست؟
وقتی از انکوباتور CO2 برای کشت سلول‌ها استفاده می‌کنیم، به دلیل تفاوت در مقدار مایع اضافه شده و چرخه کشت، الزامات متفاوتی برای رطوبت نسبی در انکوباتور داریم.
برای آزمایش‌هایی که از پلیت‌های کشت سلولی ۹۶ چاهکی با چرخه کشت طولانی استفاده می‌کنند، به دلیل مقدار کم مایع اضافه شده به هر چاهک، در صورت تبخیر طولانی مدت محلول کشت در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد، این خطر وجود دارد که محلول کشت خشک شود.
برای مثال، رطوبت نسبی بالاتر در دستگاه جوجه‌کشی، برای رسیدن به بیش از ۹۰٪، می‌تواند به طور مؤثر تبخیر مایع را کاهش دهد، با این حال، یک مشکل جدید بوجود آمده است، بسیاری از آزمایشگران کشت سلولی دریافته‌اند که دستگاه جوجه‌کشی در شرایط رطوبت بالا به راحتی میعانات تولید می‌کند، تولید میعانات اگر کنترل نشود، بیشتر و بیشتر جمع می‌شود و خطر خاصی از عفونت باکتریایی را برای کشت سلولی به همراه دارد.
بنابراین، آیا تولید میعان در دستگاه جوجه کشی به دلیل رطوبت نسبی خیلی زیاد است؟
اول از همه، باید مفهوم رطوبت نسبی را درک کنیم،رطوبت نسبی (رطوبت نسبی، RH)عبارت است از محتوای واقعی بخار آب موجود در هوا و درصد محتوای بخار آب در حالت اشباع در همان دما. این مقدار با فرمول زیر بیان می‌شود:
.png)
درصد رطوبت نسبی نشان دهنده نسبت محتوای بخار آب موجود در هوا به حداکثر محتوای ممکن است.
به طور خاص:
رطوبت نسبی ۰٪:بخار آب در هوا وجود ندارد.
رطوبت نسبی ۱۰۰٪:هوا از بخار آب اشباع شده است و نمی‌تواند بخار آب بیشتری را در خود نگه دارد و تراکم رخ می‌دهد.
رطوبت نسبی ۵۰٪:نشان می‌دهد که مقدار فعلی بخار آب موجود در هوا نصف مقدار بخار آب اشباع در آن دما است. اگر دما ۳۷ درجه سانتیگراد باشد، فشار بخار آب اشباع حدود ۶.۲۷ کیلو پاسکال است. بنابراین، فشار بخار آب در رطوبت نسبی ۵۰٪ حدود ۳.۱۳۵ کیلو پاسکال است.
فشار بخار آب اشباعفشاری است که توسط بخار در فاز گازی ایجاد می‌شود، زمانی که آب مایع و بخار آن در دمای معینی در تعادل دینامیکی قرار دارند.
به طور خاص، هنگامی که بخار آب و آب مایع در یک سیستم بسته (مثلاً یک انکوباتور CO2 کاملاً بسته) همزمان وجود داشته باشند، مولکول‌های آب با گذشت زمان به تغییر از حالت مایع به حالت گازی (تبخیر) ادامه می‌دهند، در حالی که مولکول‌های آب گازی نیز به تغییر به حالت مایع (تراکم) ادامه می‌دهند.
در یک نقطه خاص، سرعت تبخیر و میعان برابر است و فشار بخار در آن نقطه، فشار بخار آب اشباع شده است. این فشار با ... مشخص می‌شود.
۱. تعادل پویا:وقتی آب و بخار آب در یک سیستم بسته با هم وجود داشته باشند، تبخیر و میعان به تعادل می‌رسند، فشار بخار آب در سیستم دیگر تغییر نمی‌کند، در این زمان فشار، فشار بخار آب اشباع است.
۲. وابستگی به دما:فشار بخار آب اشباع با دما تغییر می‌کند. وقتی دما افزایش می‌یابد، انرژی جنبشی مولکول‌های آب افزایش می‌یابد و مولکول‌های آب بیشتری می‌توانند به فاز گازی فرار کنند، بنابراین فشار بخار آب اشباع افزایش می‌یابد. برعکس، وقتی دما کاهش می‌یابد، فشار بخار آب اشباع کاهش می‌یابد.
۳. ویژگی‌ها:فشار آب اشباع یک پارامتر مشخصه کاملاً مادی است و به مقدار مایع بستگی ندارد، فقط به دما بستگی دارد.
یک فرمول رایج برای محاسبه فشار بخار آب اشباع، معادله آنتوان است:
برای آب، ثابت آنتوان برای محدوده‌های دمایی مختلف، مقادیر متفاوتی دارد. مجموعه‌ای از ثابت‌های رایج عبارتند از:
* الف=۸.۰۷۱۳۱
* ب=۱۷۳۰.۶۳
* عدد صحیح = ۲۳۳.۴۲۶
این مجموعه ثابت‌ها برای محدوده دمایی از ۱ درجه سانتیگراد تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد اعمال می‌شود.
می‌توانیم از این ثابت‌ها برای محاسبه‌ی فشار آب اشباع در دمای ۳۷ درجه‌ی سانتیگراد، ۶.۲۷ کیلوپاسکال استفاده کنیم.
بنابراین، در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد (°C) و در حالت فشار بخار آب اشباع، چه مقدار آب در هوا وجود دارد؟
برای محاسبه‌ی جرم بخار آب اشباع (رطوبت مطلق)، می‌توانیم از فرمول معادله‌ی کلازیوس-کلاپیرون استفاده کنیم:
فشار بخار آب اشباع: در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد، فشار بخار آب اشباع ۶.۲۷ کیلو پاسکال است.
تبدیل دما به کلوین: T=37+273.15=310.15 کلوین
جایگزینی در فرمول:
.png)
نتیجه به دست آمده از محاسبه حدود ۴۴.۶ گرم بر متر مکعب است.
در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد، میزان بخار آب (رطوبت مطلق) در حالت اشباع حدود ۴۴.۶ گرم بر متر مکعب است. این بدان معناست که هر متر مکعب هوا می‌تواند ۴۴.۶ گرم بخار آب را در خود جای دهد.
یک انکوباتور CO2 با ظرفیت ۱۸۰ لیتر، تنها حدود ۸ گرم بخار آب را در خود جای می‌دهد.وقتی سینی رطوبت‌دهی و همچنین ظروف کشت با مایعات پر می‌شوند، رطوبت نسبی می‌تواند به راحتی به مقادیر بالایی، حتی نزدیک به مقادیر رطوبت اشباع، برسد.
وقتی رطوبت نسبی به ۱۰۰٪ برسد،بخار آب شروع به متراکم شدن می‌کند. در این مرحله، مقدار بخار آب موجود در هوا به حداکثر مقداری که می‌تواند در دمای فعلی در خود نگه دارد، یعنی اشباع، می‌رسد. افزایش بیشتر بخار آب یا کاهش دما باعث می‌شود بخار آب متراکم شده و به آب مایع تبدیل شود.
همچنین ممکن است زمانی که رطوبت نسبی از ۹۵٪ بیشتر شود، میعان رخ دهد.اما این به عوامل دیگری مانند دما، میزان بخار آب موجود در هوا و دمای سطح بستگی دارد. این عوامل مؤثر به شرح زیر هستند:
۱. کاهش دما:وقتی مقدار بخار آب موجود در هوا نزدیک به اشباع باشد، هرگونه کاهش جزئی دما یا افزایش مقدار بخار آب ممکن است باعث ایجاد میعان شود. به عنوان مثال، نوسانات دما در دستگاه جوجه کشی ممکن است منجر به تولید میعان شود، بنابراین هرچه دمای دستگاه جوجه کشی پایدارتر باشد، اثر مهاری بر تولید میعان خواهد داشت.
۲. دمای سطح محلی پایین‌تر از دمای نقطه شبنم:اگر دمای سطح محلی کمتر از دمای نقطه شبنم باشد، بخار آب روی این سطوح به قطرات آب تبدیل می‌شود، بنابراین یکنواختی دمای دستگاه جوجه‌کشی عملکرد بهتری در جلوگیری از میعان خواهد داشت.
۳. افزایش بخار آب:برای مثال، در ظروف رطوبت‌ساز و کشت با مقدار زیادی مایع، و در صورتی که انکوباتور بهتر آب‌بندی شده باشد، وقتی مقدار بخار آب موجود در هوای داخل انکوباتور از حداکثر ظرفیت آن در دمای فعلی فراتر رود، حتی اگر دما بدون تغییر باقی بماند، میعان ایجاد می‌شود.
بنابراین، یک انکوباتور CO2 با کنترل دمای خوب، مسلماً تأثیر بازدارنده‌ای بر تولید میعانات دارد، اما وقتی رطوبت نسبی از ۹۵٪ فراتر رود یا حتی به اشباع برسد، احتمال میعانات به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.بنابراین، هنگام کشت سلول‌ها، علاوه بر انتخاب یک انکوباتور CO2 خوب، باید سعی کنیم از خطر تراکم ناشی از رطوبت بالا جلوگیری کنیم.
زمان ارسال: ۲۳ ژوئیه ۲۰۲۴