QUY TRÌNH HIỆU CHUẨN TỦ NHIỆT ẨM

1. Giới thiệu

     Tủ vi khí hậu có tên gọi khác là Tủ thử nghiệm môi trường hoặc Tủ nhiệt độ, độ ẩm. Đây là thiết bị dùng để tạo ra điều kiện thích hợp cho việc kiểm tra tính ổn định của vật liệu khác nhau. Nó có thể mô phỏng được các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và ánh sáng khác nhau. Thiết bị  này được dùng chủ yếu trong các phòng thí nghiệm, thử nghiệm.

2. Phân loại

Tủ vi khí hậu có thể được chia thành những loại cơ bản sau:

   + Tủ vi khí hậu với nhiệt độ - độ ẩm ổn định: Loại tủ môi trường này được sử dụng để kiểm tra độ ổn định lâu dài và có thể được dùng để duy trì độ ẩm, nhiệt độ ở mức xác định.
   + Tủ vi khí hậu với nhiệt độ - độ ẩm linh hoạt: Loại tủ này được sử dụng để chạy thử nghiệm các chương trình với độ ẩm và nhiệt độ có thể được tự động sửa đổi vào những thời điểm nhất định.

3. Cấu tạo

   - Tủ vi khí hậu tạo ra nhiệt độ, độ ẩm và điều kiện ánh sáng ổn định. Có rất nhiều Model và thể tích khác nhau tùy theo yêu cầu thử nghiệm. Để đảm bảo rằng các bài kiểm tra có kết quả tốt thì quá trình thu thập và ghi dữ liệu chính xác trong toàn bộ quá trình là rất cần thiết.

   - Các hệ thống khí hậu và bộ làm mát được điều chính hoàn hảo để đem đến độ đồng đều tối ưu nhất trong tủ – ngay cả vị trí sát mép tủ cũng như khi để đầy mẫu trong tủ. Điều kiện khí hậu đồng nhất cho tất cả các mẫu thử, bất kể kích thước và số lượng mẫu là rất quan trọng, đặc biệt là cho các bài thử nghiệm dài hạn phù hợp với tiêu chuẩn GLP và GMP. Một hệ thống làm lạnh bằng khí nén thường được sử dụng để đảm bảo các thử nghiệm được thực hiện dưới điều kiện thời tiết khắc nghiệt, trong khi đó thiết bị an toàn nhiệt độ độc lập giám sát các dữ liệu bằng báo động trực quan và âm thanh.

   - Bộ tạo ẩm được kết nối với cảm biến độ ẩm. Điều này đảm bảo thời gian phản hồi nhanh, phép đo chính xác, thời gian phục hồi ngắn sau khi mở cửa. Kết quả kiểm tra tuân thủ FDA nhờ vào hệ thống hút ẩm và khử ẩm được kiểm soát bởi bộ vi xử lý. Bộ tạo ẩm được kết nối với hệ thống cấp nước dễ sử dụng (plug and play) và cung cấp các tùy chọn như kết nối với đường nước có sẵn hoặc bình chứa nước lắp bên trong tủ để dễ dàng di chuyển tủ đi khắp mọi nơi. 

   - Với bộ điều khiển đáng tin cậy, hoạt động song song với HMI (Human-machine interface) bao gồm màn hình cảm ứng trực quan. Người dùng có thể xem tổng quan về tất cả các dữ liệu đo và có thể vận hành tủ vi khí hậu dễ dàng. Bộ điều khiển này cũng đảm bảo các tài liệu liên quan được lưu trữ an toàn, đáp ứng các tiêu chuẩn của FDA, GLP, GMP… 

Cấu tạo tủ vi khí hậu có nhiệt độ - độ ẩm linh hoạt	Cấu tạo tủ vi khí hậu có nhiệt độ - độ ẩm ổn định

4. Nguyên lý hoạt động

4.1. Hệ thống điều khiển nhiệt độ bao gồm 2 phần: hệ thống gia nhiệt và hệ thống làm lạnh

   - Hệ thống gia nhiệt: Khi bộ điều khiển nhận được lệnh gia nhiệt, nó sẽ xuất tính hiệu ra relay trạng thái làm nó đóng lại. Hệ thống gia nhiệt bắt đầu nóng lên, và hệ thống tuần hoàn bắt đầu khởi động, và nhiệt của hệ thống gia nhiệt được đưa đến buồng làm việc thông qua quạt. Bộ điều khiển điều khiển hệ thống gia nhiệt hoạt động 100% công suất trước khi nhiệt độ đạt đến giá trị cài đặt do PID đặt; khi nhiệt độ vượt quá giá trị đã đặt, bộ điều khiển thực hiện điều chỉnh bật-tắt rơle trạng thái bằng cách xuất tín hiệu PFM.
   - Hệ thống làm lạnh: Khi bộ điều khiển nhận được lệnh làm lạnh, máy nén, bình ngưng và dàn bay hơi bắt đầu khởi động. Khí có nhiệt độ thấp và áp suất thấp được đưa vào máy nén để biến nó thành khí có nhiệt độ cao và áp suất cao, khí ở nhiệt độ cao và áp suất cao được ngưng tụ thành chất lỏng để xả nhiệt qua bình ngưng, và nhiệt trong bình được thải ra ngoài qua quạt tuần hoàn, sau đó được chất làm lạnh trong dàn bay hơi hấp thụ. Nhiệt biến chất lỏng áp suất thấp thành khí áp suất thấp nhiệt độ thấp và cuối cùng quay trở lại máy nén để đạt được hiệu quả làm lạnh, và cuối cùng làm mát buồng kiểm tra nhiệt độ và độ ẩm không đổi.

4.2. Hệ thống kiểm soát độ ẩm chủ yếu bao gồm hai phần: hệ thống làm ẩm và hệ thống hút ẩm. 

   - Hệ thống tạo ẩm: Khi bộ điều khiển nhận được lệnh tạo ẩm, vì bộ gia nhiệt của tủ được trang bị khay chứa nước, nhiệt độ nước có thể được tăng lên bằng cách điều khiển độ nóng của bộ gia nhiệt và nhiệt độ nước dâng lên cùng với lớp bề mặt của khay nước. Áp suất hơi nước tăng, và chênh lệch giữa áp suất hơi nước trong không khí trong bình tăng, làm tăng sự khuếch tán hơi nước và trao đổi chất lỏng. Bằng cách này, độ quá nhiệt của hơi nước giảm đáng kể, và cuối cùng  tủ được làm ẩm.
   - Hệ thống hút ẩm: Khi bộ điều khiển nhận lệnh hút ẩm, không khí được làm mát xuống dưới nhiệt độ điểm sương, do đó hơi nước lớn hơn độ ẩm bão hòa được ngưng tụ và kết tủa, do đó tủ được hút ẩm.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động

5. ​​Ứng dụng

   - Được dùng để thử nghiệm đơn lẻ các tác động môi trường đối với mẫu thử nghiệm.
   - Chuẩn bị các mẫu thử nghiệm để kiểm tra tính chất hóa học và vật lý.
   - Giúp tạo điều kiện môi trường cho việc nuôi cấy hạt giống nảy mầm, nuôi cấy mô.
   - Góp phần thiết lập một điều kiện môi trường thích hợp có tính kiểm soát như nhiệt độ, độ ẩm trong tủ với một thời gian thích hợp. Việc thiết lập môi trường tự nhiên tuần hoàn sẽ cho phép kiểm tra được giới hạn chịu đựng của mẫu trước ảnh hưởng của điều kiện thời tiết trước khi cho ra thị trường.
   - Kiểm tra xác định độ lão hoá mẫu, độ ổn định hoặc tăng tốc lão hoá mẫu lên kệ.
   - Giúp tạo một môi trường ổn định để lưu trữ, bảo quản mẫu.
   - Kiểm tra độ bền và khả năng chống chịu tác động của điều kiện thời tiết tự nhiên.

6. Quy trình hiệu chuẩn

Lưu ý: Đây là quy trình theo chuẩn chung, quy trình cụ thể trên thức tế sẽ có những khác biệt nhất định, phụ thuộc vào nhu cầu khách hàng.
Nguồn: Thai Laboratory Accreditation _ Scheme Publication Reference _ G-20

   6.1. Chuẩn sử dụng

     6.2. Phương pháp hiệu chuẩn

     So sánh các kết quả đặt/hiển thị giá trị độ ẩm, nhiệt độ trong tủ với giá trị đo độ ẩm, nhiệt độ của phương tiện chuẩn. Số điểm kiểm tra nhiệt độ, độ ẩm tối thiểu là 03 điểm trong dải làm việc của tủ (hoặc theo yêu cầu của khách hàng); cố định 1 trong 2 thông số; kiểm tra từ điểm thấp đến điểm cao.

     6.3. Điều kiện môi trường 

   - Nhiệt độ: (25 ± 5 )ºC.
   - Độ ẩm: ( 50 ± 30) %RH

     6.4. Các phép hiệu chuẩn

Để hiệu chuẩn tủ cần thông qua các phép hiệu chuẩn sau:

   - Kiểm tra bên ngoài
   - Kiểm tra kỹ thuật
   - Kiểm tra đo lường

     6.5. Chuẩn bị hiệu chuẩn

Trước khi tiến hành hiệu chuẩn phải thực hiện các công viẹc sau đây:

   - Tủ cần hiệu chuẩn phải để trong phòng hiệu chuẩn ít nhất là 12h.
   - Vận hành tủ theo đúng hướng dẫn vận hành.

     6.6. Tiến hành hiệu chuẩn

   6.6.1. Kiểm tra bên ngoài

   - Máy phải có đầy đủ nhãn hiệu, số hiệu sản suất.
   - Bộ điều khiển và hiển thị có còn hoạt động ổn định.

   6.6.2. Kiểm tra kỹ thuật

Kiểm tra trạng thái hoạt động bình thường theo đúng hướng dẫn vận hành.

   6.6.3. Kiểm tra đo lường

6.6.3.1. Kiểm tra nhiệt độ

   - Đặt các đầu đo nhiệt độ theo sơ đồ bố trí như hình bên dưới, vị trí các đầu đo phải tránh lỗ thông gió của tủ.

     - Kiểm tra độ kín, khít tại các vị trí đặt đầu đo, tránh để không khí bên ngoài tiếp xúc vào môi trường bên trong tủ.
     - Vận hành tủ theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
     - Thiết lập chế độ hoạt động của tủ tại điểm hiệu chuẩn. Khi giá trị của tủ đã ổn định trong 30 phút, ghi lại giá trị nhiệt độ hiển thị trên phương tiện chuẩn và giá trị đặt/hiển thị của tủ ít nhất 03 lần vào biên bản hiệu chuẩn.
     - Thực hiện phép hiệu chuẩn nhiệt độ tương tự đối với các điểm hiệu chuẩn còn lại (chọn 3 điểm nhiệt độ trong dải làm việc của thiết bị, cố định giá trị độ ẩm). Ghi kết quả đo được vào biên bản hiệu chuẩn.

6.6.3.2. Kiểm tra độ ẩm

     - Đặt thiết bị đo độ ẩm chuẩn vào vị trí đầu đo nhiệt độ số 9
     - Thiết lập chế độ hoạt động của tủ tại điểm hiệu chuẩn, cố định nhiệt độ 25 ⁰C. Khi giá trị của tủ đã ổn định trong 30 phút, ghi lại giá trị độ ẩm hiển thị trên phương tiện chuẩn và giá trị đặt/hiển thị của tủ ít nhất 03 lần.
     - Thực hiện phép hiệu chuẩn độ ẩm tương tự đối với các điểm hiệu chuẩn còn lại (chọn 3 điểm kiểm tra độ ẩm: 20%RH, 50%RH và 80%RH, cố định nhiệt độ 25 ⁰C). Ghi kết quả đo được vào biên bản hiệu chuẩn.

     6.6.4. Xử lý kết quả hiệu chuẩn

6.6.4.1. Tính số hiệu chính

6.6.4.2. Xác định độ ổn định của tủ

6.6.4.3. Xác định độ đồng đều của tủ

     7. Ước lượng độ không đảm bảo đo 

Tham khảo GUM (Hướng dẫn về độ không chắc chắn của phép đo)

      8. Xử lý chung 

   - Nếu sai số của thiết bị được hiệu chuẩn tại tất cả các điểm hiệu chuẩn nhỏ hơn sai số cho phép thì thiết bị đước dán tem và cấp giấy chứng nhận hiệu chuẩn kèm theo kết quả hiệu chuẩn.
   - Nếu thiết bị không đạt yêu cầu, thông báo với khách hàng, dán nhãn "không đạt"
   - Nếu thiết bị chỉ đạt yêu cầu tại những thang đo nhất định, thông báo khách hàng, dán nhãn "Bị giới hạn"
   - Chu kỳ hiệu chuẩn của nhiệ kế được khuyến nghị là 1 năm.
   - Nếu thiết bị nằm trong sai số cho phép, gỡ bỏ tất cả các nhãn hiệu chuẩn hết hạn và dán nhãn hiệu chuẩn mới với đầy đủ thông tin cần thiết sao cho dễ nhìn thấy nhất.