نحوه کار با همزن مغناطیسی

در زمینه‌ی علوم شیمی و آزمایشگاهی، همزن مغناطیسی به عنوان یک ابزار حیاتی برای ترکیب مداوم مواد شیمیایی شناخته می‌شود. قیمت هود لامینار این ابزارهای تخصصی با قابلیت ایجاد ترکیبات یکنواخت و دقیق، در پژوهش‌ها و آزمایش‌های مختلف به کار می‌روند. اهمیت انتخاب مدل مناسب همزن مغناطیسی در پژوهش‌ها و آزمایشگاه‌ها از جنبه‌های مختلف بسیار حائز اهمیت است.
در انتخاب این ابزارهای آزمایشگاهی، موارد مختلفی از جمله دقت، سرعت، و قدرت همزن، تأثیرگذار هستند. یکی از عوامل مهم تصمیم‌گیری در این زمینه، نحوه کار این وسایل می‌باشد. به عبارت دیگر، نحوه کار مدل‌های مختلف همزن مغناطیسی یکی از مهمترین عواملی است که در انتخاب این ابزارها باید در نظر گرفته شود. در ادامه به بررسی این مورد می¬پردازیم.

بررسی مشخصات فنی همزن مغناطیسی

همزن مغناطیسی با مشخصات فنی ذکر شده یک ابزار قدرتمند و کارآمد در زمینه‌های آزمایشگاهی است. با موتور 12 ولت مستقیم، این همزن¬ها معمولا از بدنه استیل با ابعاد 140 * 140 * 55 میلیمتر بهره می‌برند. با دور متغیر از 100 تا 1000 دور در دقیقه، این دستگاه امکان تطبیق با نیازهای مختلف را فراهم می‌سازد. ویژگی‌های مکانیکی دستگاه به گونه‌ای طراحی شده که مصرف انرژی آن به حداقل ممکن رسیده و این دستگاه توانمند است که در مدت زمان طولانی بدون گرم شدن و تغییر در سرعت عمل کند.

یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد این همزن مغناطیسی، توانایی حفظ کارایی و قدرت در مواقعی است که فاصله بین ظرف نمونه و همزن ایجاد می‌شود. آهن ربای همزن نیز به گونه‌ای طراحی شده است که حتی در این شرایط، همچنان قدرت و کارایی خود را حفظ کند. این دستگاه با قابلیت تغییرات ولتاژ تا 30± ولت، بدون تأثیر منفی بر عملکرد، یک ابزار کارآمد برای فرآیندهای مداوم و طولانی در آزمایشگاه‌ها محسوب می‌شود.

بررسی اجمالی همزن مغناطیسی

همزن مغناطیسی، یک ابزار بسیار کاربردی در محیط‌های آزمایشگاهی است که به منظور ترکیب محلول‌های شیمیایی، به ویژه در مقیاس محدود، به کار می‌رود. این ابزار از یک مکانیزم ساده برای حرکت مواد و محلول‌های شیمیایی استفاده می‌کند.
حضور مگنت یا میله فلزی در داخل مایع، با ایجاد یک میدان مغناطیسی توسط دستگاه، به جابجایی و حرکت مداوم این مواد منجر می‌شود. این میدان مغناطیسی توسط یک آهنربای دوار یا تعدادی آهن‌ربای الکتریکی تولید می‌شود. برخی از مدل‌ها همچنین با همراهی حرکت مگنت در داخل مایع، حرارت را به محلول منتقل می‌کنند.
این ویژگی به انحلال مواد، به ویژه مواد حساس به حرارت، کمک می‌کند. استفاده از این ابزار آزمایشگاهی سرعت فرآیند انحلال و ترکیب مواد شیمیایی را افزایش می‌دهد و حرکت مداوم مواد را بر اساس تنظیمات کاربر فراهم می‌آورد.

اجزای همزن مغناطیسی

همانطور که بیان شد، همزن مغناطیسی، یک دستگاه آزمایشگاهی است که از اجزای مختلفی تشکیل شده است تا بتواند محلول‌ها را مخلوط و همگن کند. اجزای اصلی یک همزن مغناطیسی عبارتند از:

1.    موتور مغناطیسی: موتور مغناطیسی نقش محرک اصلی را ایفا می‌کند. این موتور مسئول ایجاد حرکت چرخشی آهنربای درون دستگاه است.

2.    آهنربا: آهنربا به عنوان جسم متصل به موتور عمل می‌کند و نیروی حرکت موتور را به مگنت انتقال می‌دهد.

3.    صفحه هات پلیت: این صفحه، محل قرارگیری ظرف حاوی محلول است و تحت تأثیر نیروی مغناطیسی قرار گرفته توسط آهنربا، حرکت می‌کند.

4.    کلید و صفحه تنظیم دور چرخش مگنت: برای کنترل دوران مگنت و به تبع آن سرعت حرکت محلول، یک سیستم کنترلی به‌کار می‌رود که شامل کلیدها و صفحه‌ها کنترل متنوع است.

5.    مگنت یا آهنربای قرصی یا بیضی‌شکل: این اجزاء حاوی آهن هستند و در داخل ظرف حاوی محلول قرار می‌گیرند. هنگامی که موتور فعال شده و آهنربای درون موتور چرخش می‌کند، این مگنت نیز حرکت می‌کند و محلول را مخلوط می‌کند.

6.    روکش خنثی: این روکش با مگنت یا آهنربا پوشیده شده است تا مقاومت نسبت به تأثیرات شیمیایی داشته باشد و در تماس با محلول‌ها، خود را تغییر ندهد.
زمانی که آهنربای درون موتور شروع به چرخش می‌کند، مگنت درون ظرف محلول نیز حرکت می‌کند و بدین ترتیب، دما و سرعت چرخش مگنت درون ظرف محلول به راحتی قابل تنظیم و کنترل می‌شود. این فرآیند به دلیل نقل و انتقال حرکت از طریق مغناطیس، به‌طور خاص در آزمایشات شیمیایی و بیولوژیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع همزن مغناطیسی

همزن‌های مغناطیسی در دو نوع اصلی عبارتند از:

  •   همزن‌های مغناطیسی ساده و بدون هیتر:

این نوع همزن‌ها به تنهایی برای مخلوط کردن محلول‌ها و ایجاد یکنواختی در آنها استفاده می‌شوند. آنها اغلب در آزمایشگاه‌ها و کاربردهای شیمیایی کمی به‌کار می‌روند. این دستگاه‌ها دارای یک پیچ کنترل هستند که به کمک آن می‌توان سرعت چرخش را تنظیم کرد.

•    همزن‌های مغناطیسی با هیتر و قابلیت گرم کردن محلول:

این نوع همزن‌ها، علاوه بر قابلیت مخلوط کردن، دارای گرم‌کننده هستند که به دستگاه امکان افزایش دما را می‌دهد. صفحه این همزن‌ها باید از جنس استیل باشد تا با دمای بالا که توسط گرم‌کننده‌ها ایجاد می‌شود، سازگار باشد. این دستگاه‌ها از پیچ کنترل برای تنظیم دما استفاده می‌کنند و می‌توانند به طور یکنواخت محلول را گرم کنند در حالی که همزن در حال کار است.
هر دو نوع همزن مغناطیسی دارای پیچ کنترلی برای تنظیم سرعت چرخش هستند. افزایش سرعت چرخش منجر به افزایش سرعت مخلوط کردن محلول می‌شود. این ویژگی مخصوصاً در آزمایشاتی که نیاز به توزیع یکنواخت حرارت در محلول دارند، بسیار مفید است.

•    همزن مغناطیسی کوچک:

استیرر مینی یک همزن کوچک است که فضای کمی را اشغال می‌کند. کنترل‌های دقیق آن به کاربر اجازه می‌دهند تا سرعت چرخش را با دقت تنظیم کنند. این دستگاه به طور خاص به مقاومت در برابر مواد شیمیایی مضر معروف است و دارای تنظیم‌کننده سرعتی است که جلوگیری می‌کند دستگاه از حداکثر سرعت خود تجاوز کند.

•    همزن مغناطیسی تایمردار:

این نوع همزن می‌تواند موتور دستگاه را به صورت خودکار پس از گذشت زمان مشخص خاموش کند. تایمر داخلی آن به دستگاه این امکان را می‌دهد که پس از پایان زمان تعیین‌شده، همزن خودکار خاموش شود و سرعت آن به طور خودکار کاهش یابد.

•    همزن مغناطیسی بادوام:

این نوع همزن‌ها مقاومت شیمیایی بیشتری دارند و بسیار با دوام هستند. ظرفیت مخلوط‌سازی بالایی دارند و دارای کنترل الکترونیکی داخلی هستند که سرعت را به طور خودکار و با توجه به بار تنظیم می‌کند.

•    همزن مغناطیسی باطری دار:

این همزن‌ها برای مکان‌هایی که دارای خروجی برق نیستند، مناسب هستند. از آنها در انکوباتورها استفاده می‌شود و دارای پایه‌های لاستیکی است. با دکمه‌های کنترل سرعت می‌توان سرعت آن را تنظیم کرد و با باتری‌های قلیایی یا قابل شارژ کار می‌کنند.

•    همزن مغناطیسی با توربین هوایی:

همزن با توربین هوایی، بهترین وسیله برای مخلوط کردن مایعات کمتر از یک لیتر است.

انواع مگنت مغناطیسی

با توجه به نوع مایع، ویسکوزیته آن و شکل ظرف محلول، از مگنت یا آهنربای میله‌ای با اندازه و نوع مناسب استفاده می‌شود. مگنت آهنربایی میله‌ای که از مواد خنثی پوشیده شده است، در مقابل مایعات مقاوم بوده و آلودگی محیط محلول جلوگیری می‌کند.
•    مگنت مغناطیسی استوانه ای
•    مگنت مغناطیسی تخم مرغی شکل
•    مگنت مغناطیسی برای بطری کشت
•    مگنت سفارشی برای راکتور لبه دار

مزایا و معایب همزن مغناطیسی

مزایا:

1.    کاهش خطر آلودگی: یکی از مزایای اصلی همزن مغناطیسی، کاهش خطر آلودگی است. این دستگاه فقط از یک میله مغناطیسی برای هم‌زدن نمونه (مایع یا محلول) استفاده می‌کند، که باعث کاهش خطر تداخل مواد مختلف و آلودگی محیط می‌شود. دستگاه همزن مغناطیسی به دلیل طراحی ساده‌اش، تمیز کردن آن به راحتی انجام می‌شود. این ویژگی اهمیت زیادی در محیط‌های آزمایشگاهی دارد.

3.    تداوم در مخلوط‌سازی: برای مخلوط‌ها و موادی که نیاز به مخلوط شدن در زمان طولانی‌ دارند، همزن مغناطیسی گزینه مناسبی است. این دستگاه به صورت مداوم و تحت کنترل دوران مغناطیسی عمل می‌کند.

4.    تنظیم دور چرخش: امکان تنظیم دور چرخش در همزن مغناطیسی، به کاربر این امکان را می‌دهد که سرعت مخلوط‌سازی را با دقت تنظیم کند.

معایب:

1.    کاربرد محدود در حجم کم: کاربرد همزن مغناطیسی معمولاً برای مقادیر کم نمونه مناسب است و در موارد حجیم‌تر، ممکن است عملکرد آن محدود شود.

2.    ضعف در مواد غلیظ: این دستگاه نسبت به مواد غلیظ و سوسپانسیون شدید تا حدودی ضعیف عمل می‌کند. برای حجم‌های بزرگ‌تر و محلول‌های غلیظ معمولاً از دستگاه‌های مکانیکی مانند شیکر استفاده می‌شود.