CO2 ræktunarvél myndar þéttingu, er rakastigið of hátt?
Þegar við notum CO2 ræktunarofn til að rækta frumur, vegna mismunandi vökvamagns sem bætt er við og ræktunarferlisins, höfum við mismunandi kröfur um rakastig í ræktunarofninum.
Í tilraunum með 96 hols frumuræktunarplötum með löngum ræktunarferli er hætta á að ræktunarlausnin þorni ef hún gufar upp í langan tíma við 37 ℃ vegna þess hve lítið magn af vökva er bætt í einn hol.
Hærri rakastig í ræktunarofninum, til dæmis, allt að 90%, getur dregið úr uppgufun vökvans á áhrifaríkan hátt. Hins vegar hefur komið upp nýtt vandamál. Margir frumuræktunarfræðingar hafa komist að því að auðvelt er að mynda þéttivatn í ræktunarofninum við mikinn raka. Ef þéttivatnið er ekki stjórnað safnast það upp meira og meira og veldur það ákveðinni hættu á bakteríusýkingum í frumuræktuninni.
Er þá myndun raka í hitakassanum vegna þess að rakastigið er of hátt?
Fyrst af öllu þurfum við að skilja hugtakið rakastig,rakastig (Rated Raxis, RH)er raunverulegt magn vatnsgufu í loftinu og hlutfall vatnsgufuinnihalds við mettun við sama hitastig. Tjáð með formúlunni:
.png)
Hlutfall rakastigs táknar hlutfall vatnsgufuinnihalds í loftinu og hámarks mögulega innihalds.
Nánar tiltekið:
* 0% RH:Það er engin vatnsgufa í loftinu.
* 100% RH:Loftið er mettað af vatnsgufu og getur ekki haldið meiri vatnsgufu og þétting myndast.
* 50% RH:Gefur til kynna að núverandi magn vatnsgufu í loftinu sé helmingur af magni mettaðrar vatnsgufu við það hitastig. Ef hitastigið er 37°C, þá er þrýstingur mettaðrar vatnsgufu um 6,27 kPa. Þess vegna er vatnsgufuþrýstingurinn við 50% rakastig um 3,135 kPa.
Mettuð vatnsgufuþrýstingurer þrýstingurinn sem myndast af gufu í gasfasa þegar fljótandi vatn og gufa þess eru í jafnvægi við ákveðið hitastig.
Þegar vatnsgufa og fljótandi vatn eru til samtímis í lokuðu kerfi (t.d. vel lokuðum Radobio CO2 ræktunarofni), munu vatnssameindir halda áfram að breytast úr fljótandi ástandi í gaskennt ástand (uppgufun) með tímanum, en einnig munu gaskenndar vatnssameindir halda áfram að breytast í fljótandi ástand (þétting).
Á ákveðnum tímapunkti eru uppgufunar- og þéttingarhraðarnir jafnir og gufuþrýstingurinn á þeim tímapunkti er mettaður vatnsgufuþrýstingur. Hann einkennist af
1. jafnvægi í hreyfifræði:Þegar vatn og vatnsgufa eru til staðar saman í lokuðu kerfi, uppgufun og þétting ná jafnvægi, breytist þrýstingur vatnsgufunnar í kerfinu ekki lengur, á þessum tíma er þrýstingurinn mettaður vatnsgufuþrýstingur.
2. hitastigsháðni:Þrýstingur mettaðrar vatnsgufu breytist með hitastigi. Þegar hitastigið hækkar eykst hreyfiorka vatnssameindanna, fleiri vatnssameindir geta sloppið út í gasfasa, þannig að þrýstingur mettaðrar vatnsgufu eykst. Aftur á móti, þegar hitastigið lækkar, lækkar þrýstingur mettaðrar vatnsgufu.
3. Einkenni:Þrýstingur mettaðs vatns er eingöngu efnisleg einkennisbreyta, ekki háður magni vökvans, aðeins hitastigi.
Algeng formúla sem notuð er til að reikna út mettaðan vatnsgufuþrýsting er Antoine-jöfnan:
Fyrir vatn hefur Antoine-fastinn mismunandi gildi fyrir mismunandi hitastigsbil. Algengustu fastarnir eru:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Þessi fastastærð á við um hitastigsbilið frá 1°C til 100°C.
Við getum notað þessa fasta til að reikna út að mettaður vatnsþrýstingur við 37°C sé 6,27 kPa.
Svo, hversu mikið vatn er í loftinu við 37 gráður á Celsíus (°C) í mettuðum vatnsgufuþrýstingi?
Til að reikna út massainnihald mettaðrar vatnsgufu (alger rakastig) getum við notað Clausius-Clapeyron jöfnuformúluna:
Mettuð vatnsgufuþrýstingur: Við 37°C er mettuð vatnsgufuþrýstingur 6,27 kPa.
Umbreyting hitastigs í Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Skipting í formúluna:
.png)
Niðurstaðan sem fæst með útreikningum er um 44,6 g/m³.
Við 37°C er vatnsgufuinnihaldið (alger rakastig) við mettun um 44,6 g/m³. Þetta þýðir að hver rúmmetri af lofti getur innihaldið 44,6 grömm af vatnsgufu.
180 lítra CO2 ræktunarofn rúmar aðeins um 8 grömm af vatnsgufu.Þegar rakagjafarskál og ræktunarílát eru fyllt með vökva getur rakastigið auðveldlega náð háum gildi, jafnvel nálægt mettunarraka.
Þegar rakastigið nær 100%,Vatnsgufan byrjar að þéttast. Á þessum tímapunkti nær magn vatnsgufu í loftinu hámarksgildi sem það getur haldið við núverandi hitastig, þ.e. mettun. Frekari hækkun vatnsgufu eða lækkun hitastigs veldur því að vatnsgufan þéttist í fljótandi vatn.
Þétting getur einnig myndast þegar rakastigið fer yfir 95%,en þetta er háð öðrum þáttum eins og hitastigi, magni vatnsgufu í loftinu og yfirborðshita. Þessir áhrifaþættir eru eftirfarandi:
1. Lækkun hitastigs:Þegar magn vatnsgufu í loftinu er nálægt mettun getur hver lítilsháttar lækkun á hitastigi eða aukning á magni vatnsgufu valdið þéttingu. Til dæmis geta hitasveiflur í ræktunarofninum leitt til myndunar þéttivatns, þannig að stöðugra hitastig ræktunarofnsins mun hafa hamlandi áhrif á myndun þéttivatns.
2. staðbundinn yfirborðshitastig undir döggpunktshita:Ef hitastig yfirborðsins er lægra en döggpunkturinn, þá þéttist vatnsgufan í vatnsdropa á þessum yfirborðum, þannig að hitajöfnun ræktunarofnsins mun hafa betri árangur í að hindra þéttingu.
3. Aukin vatnsgufa:Til dæmis, rakagjafarskál og ræktunarílát með miklu magni af vökva, og ræktunarofninn er betur lokaður, þegar magn vatnsgufu í loftinu inni í ræktunarofninum eykst umfram hámarksgetu hans við núverandi hitastig, jafnvel þótt hitastigið haldist óbreytt, mun það myndast þétting.
Þess vegna hefur CO2-ræktunarofn með góðri hitastýringu augljóslega hamlandi áhrif á myndun þéttivatns, en þegar rakastigið fer yfir 95% eða nær jafnvel mettun eykst líkurnar á þéttingu verulega,Þess vegna, þegar við ræktum frumur, ættum við, auk þess að velja góðan CO2-ræktunarofn, að reyna að forðast hættuna á raka sem hlýst af því að sækjast eftir miklum raka.
Birtingartími: 23. júlí 2024