Was ist ein Niedertemperatur-Inkubator?
Ein Niedertemperatur-Inkubator ist eine Umweltprüfmaschine, bei der die Temperatur im Inneren des Inkubators im niedrigen bis hohen Temperaturbereich (ca. 0 °C bis ca. 60 °C oder -10 °C bis ca. 50 °C) eingestellt werden kann.
Die Bezeichnung ist je nach Hersteller unterschiedlich, denn die Thermokammer wird als Inkubator bezeichnet, der auch als Low-Temp-Inkubator oder Kühl-Inkubator bezeichnet wird. Es gibt sowohl große Modelle, die so programmiert werden können, dass sie zu einer bestimmten Zeit auf eine bestimmte Temperatur umschalten, als auch kleinere Modelle, die auf einer Tischplatte verwendet werden können.
Anwendungen von Niedertemperatur-Inkubatoren
Niedertemperatur-Inkubatoren sind eine Art von Umweltprüfgeräten, die für Prüfungen in Bereichen eingesetzt werden, in denen Veränderungen der Probe bei niedrigen Temperaturen von Bedeutung sind. Zu den Haupteinsatzgebieten gehören Lagerungs- und lagerungsbedingte Tests in der Lebensmittelindustrie, Tieftemperatur-Umwelttests an Tieren und Pflanzen sowie Tieftemperaturexperimente im Bereich der Biochemie.
Konstante Tieftemperaturbedingungen sind für einige Anwendungen ebenfalls unerlässlich und nützlich für die Kultur und Konservierung von Mikroorganismen sowie für die Kultur und Konservierung von Pflanzen- und Tiergewebe. Weitere Anwendungen sind Haltbarkeits- und Abbaubarkeitstests für verschiedene Komponenten und Geräte.
Die wichtigsten Anwendungen sind Haltbarkeits- und Zersetzungstests, bei denen Temperatur und Zeit programmiert werden, um Temperaturänderungen über einen Zeitraum von 24 Stunden zu reproduzieren, Haltbarkeits- und Zersetzungstests, bei denen niedrige und hohe Temperaturen bis zu Extremen variiert werden, sowie beschleunigte Tests dieser Tests. Aus diesem Grund werden sie weltweit in Bildungs-, Prüf- und Forschungseinrichtungen eingesetzt.
Funktionsweise der Niedertemperatur-Inkubatoren
Ein Niedertemperatur-Inkubator ist ein Gerät, das die Temperatur in einer Kammer in einem relativ niedrigen Temperaturbereich hält. Die Kammer, in der sich die Probe befindet, hat eine Außenwand mit einer wärmeisolierenden Struktur, die verhindert, dass die Innentemperatur von der äußeren Umgebung beeinflusst wird.
Die Struktur minimiert somit den Einfluss äußerer Temperaturschwankungen und hält die Innentemperatur konstant. Niedertemperatur-Inkubatoren werden je nach der Methode, mit der die Temperatur im Inneren der Kammer geregelt wird, grob in zwei Typen unterteilt, nämlich die Umluftmethode und die Luftmantelmethode. Sie werden in der folgenden Reihenfolge erläutert:
1. Umluftsysteme
Bei der Luftumwälzungsmethode wird die Luft in der Kammer mit Hilfe eines Ventilators umgewälzt, um die Temperatur auszugleichen. Bei dieser Methode erzeugt eine Vorrichtung außerhalb des Behälters, in dem sich die Probe befindet, temperaturkontrollierte Luft.
Diese Luft wird dann in die Kammer geleitet und mit Hilfe eines Ventilators expandiert und umgewälzt, um eine gleichmäßige Feuchtigkeitsverteilung in der Kammer zu gewährleisten. Dieses System wird in relativ großen Niedertemperatur-Inkubatoren verwendet.
2. Luftummantelte Niedertemperatur-Inkubatoren
Das Luftmantelsystem hat keinen Ventilator. Sie verfügen über eine Schicht zirkulierender Luft, die als Luftmantel an der Außenseite der Kammer bezeichnet wird. Diese Schicht erzeugt Luftströme, um die Temperatur durch Heizen und Kühlen zu steuern.
Die Temperatur des vom Luftmantel umgebenen Raums in der Kammer wird durch natürliche Konvektion auf einer gleichmäßigen Temperatur gehalten. Dieses System zeichnet sich dadurch aus, dass in der Kammer, in der die Proben gelagert werden, kaum trockene Luft oder ein übermäßiger Luftstrom vorhanden ist, was eine Beschädigung der Proben verhindert.
Weitere Informationen zu Niedertemperatur-Inkubatoren
1. Niedertemperatur-Inkubatoren mit Peltier-Elementen
Einige Niedertemperatur-Inkubatoren sind relativ kompakt und verwenden Peltier-Geräte zum Heizen und Kühlen der Kammer. Peltier-Geräte sind Halbleiter, die bei Stromzufuhr Wärme von der wärmeabsorbierenden Oberfläche auf die wärmeerzeugende Oberfläche übertragen. In solchen Niedertemperatur-Inkubatoren steht das Peltier-Gerät in direktem Kontakt mit der Außenwand der Kammer, in der die Probe platziert wird, um das Innere zu heizen und zu kühlen.
Niedertemperatur-Inkubatoren mit Peltier-Elementen sind äußerst kompakt und können auf einer Tischplatte verwendet werden. Einige Größen eignen sich für die Inkubation und Lagerung kleiner Mengen, z. B. in Mikroröhrchen, Fläschchen (1-10 ml), Zentrifugenröhrchen und Petrischalen.
Diese kleinen Inkubatoren sind frei von Unannehmlichkeiten wie instabilen Temperaturen, die durch das Öffnen und Schließen der Tür verursacht werden, was bei Niedertemperatur-Inkubatoren mit großen Innenkapazitäten ein Problem sein kann.
2. Thermostatische Niedertemperatur-Inkubatoren
Einige thermostatische Niedertemperatur-Inkubatoren können einen breiten Temperaturbereich abdecken, nicht nur niedrige, sondern auch normale Temperaturen, und sind mit einer Feuchtigkeitsregelung ausgestattet. Die Grundleistung der meisten Niedertemperatur-Inkubatoren übertrifft die von gewöhnlichen Niedertemperatur-Thermostaten und hat einen Temperaturregelbereich von etwa -20 °C bis 85 °C.
Darüber hinaus beträgt die Feuchteregelleistung etwa 50 % bis 90 %. Niedertemperatur-Inkubatoren sind ideal für Lagertests, die eine strenge Temperaturkontrolle bei Raumtemperatur (10-35 °C), Kühlung (0-10 °C) oder Gefrieren (-15 °C oder niedriger) erfordern. Die Niedertemperatur-Inkubatoren werden hauptsächlich für Lebensmittelkonservierungstests und Stabilitätsprüfungen von Arzneimitteln und Kosmetika verwendet.
3. Unterschied zwischen einem Niedertemperatur-Inkubator und einem Inkubator
Thermostatische Inkubatoren werden als Inkubatoren bezeichnet. Zu den Inkubatoren gehören jedoch auch Geräte, die zu Zwecken des biologischen Schutzes verwendet werden, wie z. B. Inkubatoren und Brutkästen für Neugeborene. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass z. B. Brutapparate, die für Inkubationszwecke verkauft werden, auf Temperaturen von etwa 20 °C bis 40 °C eingestellt werden können, was einen engeren Temperaturbereich darstellt als bei Niedertemperatur-Inkubatoren.
Einige Inkubatoren verfügen auch über eine Funktion zum Wenden der Eier, die für die Rückführung der Eier erforderlich ist, sowie über eine Funktion zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit, um eine Brutumgebung zu schaffen, die nicht als Alternative zu einem Niedertemperatur-Inkubator verwendet werden kann. Ob es sich bei einem als Inkubator bezeichneten Gerät um einen Niedertemperatur-Inkubator oder um einen Inkubator handelt, lässt sich anhand des Temperatureinstellbereichs feststellen. So sind z. B. Inkubatoren, die von -10 °C bis 60 °C geregelt werden können, Niedertemperatur-Inkubatoren, während diejenigen, die auf einen Temperaturbereich nahe der Körpertemperatur von 30 °C ± 10 °C beschränkt sind, Inkubatoren sind.
Unterschiede gibt es auch in der Preisspanne. Inkubatoren, die als kleine Inkubatoren vermarktet werden, kosten weniger als 100 USD, während Inkubatoren, die als Geräte mit der Leistung eines Niedertemperatur-Thermostaten vermarktet werden, mehrere Tausend USD kosten.