Een laboratoriumbrander is een van de meest elementaire hulpmiddelen in het scheikundelaboratorium en het onderwijs. Toch zijn er meer typen dan de bekende bunsenbrander alleen, en zijn er belangrijke verschillen in constructie, gassoort en veilig gebruik. Dit artikel bespreekt de gangbare brandertypen, het onderscheid tussen aardgas, propaan en butaan, de juiste keuze van gasslangen en de basisregels voor veilig werken.
Laboratoriumbranders worden onderverdeeld naar de manier waarop lucht en gas worden gemengd en de bijbehorende vlamkarakteristiek. De meest gebruikte typen zijn de bunsenbrander, de teclubrander en de mekerbrander. Elk type heeft zijn eigen toepassingsgebied.
De bunsenbrander is de meest bekende laboratoriumbrander, vernoemd naar de Duitse chemicus Robert Wilhelm Bunsen (1811–1899). Bunsen ontwikkelde de brander in samenwerking met instrumentmaker Peter Desaga rond 1855 aan de Universiteit Heidelberg, met als doel een schone, niet-lichtende vlam voor spectroscopisch onderzoek. De brander bestaat uit een metalen schoorsteen met onderaan een gasaansluiting en een luchtregelaar — een draaibare ring met openingen waarmee de hoeveelheid primaire lucht wordt geregeld.
De bunsenbrander geeft twee vlamtypen:
De maximale temperatuur van de blauwe bunsenbrandervlam bedraagt circa 1500 °C in de heetste zone van de buitenste kegel. De binnenste kegel, direct boven de schoorsteen, is koeler en wordt gebruikt wanneer verhitting met enige controle gewenst is. Voor nauwkeurige temperatuurmeting bij verhittingsprocessen verwijzen wij naar het artikel over temperatuurmeting in het laboratorium.
Bunsenbranders zijn leverbaar in diverse uitvoeringen:
De teclubrander, vernoemd naar de Roemeense scheikundige Nicolae Teclu (1839–1916), is een verder ontwikkeld type waarbij zowel de gastoevoer als de luchttoevoer afzonderlijk en nauwkeurig instelbaar zijn. Teclu introduceerde dit ontwerp eind negentiende eeuw als verbetering op de bunsenbrander voor toepassingen waarbij een stabielere, gelijkmatigere vlam vereist is. De luchtregeling verloopt via een draaibare ring aan de onderkant van de schoorsteen, terwijl de gasregeling via een ventiel of kraan plaatsvindt.
De teclubrander is herkenbaar aan de conische romp onder de schoorsteen — breed naar beneden taps toelopend. Deze trechtervorm vergroot het contactoppervlak tussen gas en ingebrachte lucht, waardoor de menging gelijkmatiger verloopt dan in de rechte schoorsteen van een bunsenbrander. Dankzij de betere lucht-gasmenging geeft de teclubrander een stabielere, egalere vlam. De vlam is breed en gelijkmatig, wat de teclubrander bij uitstek geschikt maakt voor verhitting van grote vlakken of wanneer een homogene warmteverdeling gewenst is.
Teclubranders zijn leverbaar in vergelijkbare uitvoeringen als bunsenbranders: met naaldventiel, gaskraan, hefboomkraan, dubbele hefboom of als allgas-uitvoering.
De mekerbrander is een speciale uitvoering waarbij de schoorsteen bovenaan is voorzien van een gaas of rooster met kleine openingen. Dit rooster verdeelt de gas-luchtstroom in een groot aantal kleine afzonderlijke stroomkanalen. Elk kanaaltje verbrandt zijn gasmengsel in een eigen kleine vlam, zodat het geheel één brede, gelijkmatige vlam vormt met een hoge temperatuur over een groter oppervlak. Ten opzichte van de bunsenbrander levert de mekerbrander daardoor een aanzienlijk breder verwarmingsoppervlak bij vergelijkbare gastoevoer, maar minder puntconcentratie van warmte. De mekerbrander wordt gebruikt wanneer een groter en gelijkmatig verwarmingsoppervlak noodzakelijk is, zoals bij verhitting van grote kroezen en schalen.
De spiritusbrander werkt niet op gas maar op brandspiritus (ethanol). De vlam is zachter en minder heet dan een gasbrander. Spiritusbranders worden gebruikt op locaties zonder gasaansluiting, bijvoorbeeld in het veld of bij eenvoudige demonstraties. Ze zijn minder geschikt voor nauwkeurige temperatuurregeling of intensief laboratoriumgebruik.
Cartridgebranders zijn onafhankelijk van een vaste gasleiding: ze worden aangesloten op een wegwerpgaspatroon met propaan, butaan of een mengsel. Ze zijn beschikbaar als bunsenbrander, teclubrander of microbrander voor cartridge. Voordeel is de volledige mobiliteit; nadeel is de hogere gaskosten per eenheid en de beperkte brandtijd per cartridge. Cartridgebranders zijn geschikt voor veldsituaties, demonstraties of locaties zonder aardgasaansluiting.
Laboratoriumbranders worden ontworpen voor een specifieke gassoort. De keuze voor het juiste gas — of de juiste brander voor het beschikbare gas — is essentieel voor een goede werking en veiligheid.
Aardgas (hoofdbestanddeel: methaan, CH₄) is in de meeste laboratoria met een vaste gasinstallatie het standaard brandstofgas. Het wordt via een vaste leiding aangevoerd op een werkdruk van circa 20–25 mbar. Voordelen zijn de continue beschikbaarheid zonder vervanging van gasflessen en de relatief lage gaskosten. Nadeel is de afhankelijkheid van de gasinfrastructuur.
De verbrandingswaarden van aardgas: laagste verbrandingswaarde circa 31–35 MJ/m³, stoichiometrische lucht-gasverhouding circa 9,5:1.
Propaan (C₃H₈) is een vloeibaar gas dat onder druk als vloeistof wordt opgeslagen en als gas wordt gebruikt. Het heeft een hogere energiedichtheid dan aardgas (laagste verbrandingswaarde circa 86 MJ/m³ voor vloeibaar propaan) en een hogere vlamtemperatuur. Propaan is zwaarder dan lucht en zakt bij lekkage naar de grond — dit vereist extra aandacht voor ventilatie en opslagvereisten (zie PGS-15).
Propaan wordt gebruikt in laboratoria zonder aardgasaansluiting, bij cartridgebranders en bij toepassingen waar een hogere vlamtemperatuur gewenst is. Branders voor propaan hebben een kleinere gasinjector dan aardgasbranders, omdat propaan bij gelijke druk meer energie levert per volumestroom. Voor de aansluiting van de propaanfles op de brander en de bijbehorende drukregelaar zie het artikel over werken met gasflessen in het laboratorium.
Butaan (C₄H₁₀) lijkt op propaan maar heeft een iets hogere kookpunttemperatuur (−1 °C bij atmosferische druk, tegenover −42 °C voor propaan). Daardoor presteert butaan minder goed bij lage temperaturen: beneden circa 5 °C vergast het onvoldoende. Butaan wordt vooral gebruikt in cartridges voor draagbare branders. Bij laboratoriumgebruik heeft propaan de voorkeur boven butaan vanwege de betere koudeprestaties.
Allgas-branders zijn uitgerust met een verstelbare of verwisselbare injector waarmee de brander geschikt gemaakt kan worden voor zowel aardgas als vloeibaar gas (propaan/butaan). Dit biedt flexibiliteit wanneer de gassoort wisselt of wanneer de brander op meerdere locaties gebruikt wordt. Let erop dat de injectorinstelling correct is voor de gebruikte gassoort: een aardgasinjector op propaan geeft een te rijke vlam, een propaaninjector op aardgas een te arme vlam.
Een gasslang verbindt de wandkraan of gaspatroon met de brander. Voor laboratoriumgebruik gelden specifieke eisen aan de slang.
Voor laboratoriumbranders op aardgas of vloeibaar gas worden gasslangen van rubbercomposiet of synthetisch elastomeer gebruikt die voldoen aan EN 14800 (voor aardgas en vloeibare gassen tot 0,5 bar). Dergelijke slangen zijn rood of oranje van kleur en zijn van binnenuit versterkt. De opvallende kleur maakt de slang goed herkenbaar en onderscheidt hem van andere slangen in de laboratoriumomgeving.
Op de buitenzijde van de slang staat een doorlopende opdruk met onder andere:
De productiedatum is belangrijk voor het vaststellen van de maximale gebruiksduur. Een gasslang die voldoet aan EN 14800 heeft een aanbevolen maximale gebruiksduur van 5 jaar vanaf de productiedatum. Na die termijn dient de slang te worden vervangen, ongeacht de uiterlijke staat. Veroudering van het rubber is van binnen niet altijd zichtbaar maar kan leiden tot poreuze plekken, scheuren of verharding die gaslekken veroorzaken.
Een gasslang dient periodiek op lekkage te worden gecontroleerd, met name na het verwisselen of bij geurwaarneming. De aanbevolen methode is het zeepwatertest: breng een dunne laag zeepwater of lekdetectiespray aan op de verbindingen en op de slang zelf. Open het gas voorzichtig en observeer of er bellen ontstaan. Bellen wijzen op een gaslek. Gebruik nooit een vlam om op lekkage te testen. Sluit bij constatering van een lek onmiddellijk de gastoevoer en vervang de slang of verbindingsstukken.
Gebruik de kortst mogelijke slanglengte die veilig werken toelaat. Lange slangen vergroten het vrije gasvolume bij een eventuele lekkage. De slang wordt aan beide uiteinden bevestigd met een slangklem of slangbeugel — nooit alleen door de slang over de aansluiting te schuiven. Controleer regelmatig of de bevestiging niet verschoven is.
In professionele laboratoriumopstellingen worden slangbeveiligingen (terugslagbeveiligingen) toegepast die terugslag van de vlam in de slang voorkomen. Bij gebruik van cartridgebranders zijn sommige modellen voorzien van een ingebouwde terugslagbeveiliging.
Werken met gasbranders vereist kennis van de risico's en een vaste werkvolgorde. Hieronder de belangrijkste richtlijnen.
Een veelgebruikte toepassing in het microbiologielaboratorium is het steriliseren van een entöse of prepareerlans in de bunsenbrandervlam. Houd de öse in de heetste zone van de blauwe vlam (net boven de binnenste kegel) tot het draad roodgloeiend is over de volledige lengte. Begin daarbij bij het handvat en beweeg langzaam naar de punt toe, zodat eventueel aanwezig materiaal niet spatopwaarts door de vlam trekt. Na het gloeiden houdt u de öse nog enkele seconden naast (maar niet in) de vlam, zodat de punt enigszins afkoelt zonder opnieuw gecontamineerd te worden door neerdalend stof. Laat de öse daarna nog enkele seconden in de lucht afkoelen voor gebruik — een nog gloeiende öse zou levend materiaal in een cultuurmonster onmiddellijk afdoden of koken in plaats van overenten. Raak de steriele öse niet aan met de hand of andere niet-steriele oppervlakken. Voor microbiologisch werk biedt Labvakhandel een breed assortiment glaswerk voor microbiologie.
Een bunsenbrander wordt in het onderwijs vaak gebruikt onder een Thiele-buis voor smeltpuntsbepaling.
Een laboratoriumbrander van metaal heeft bij goed onderhoud een lange levensduur. De belangrijkste onderhoudspunten zijn:
De bunsenbrander is de meest gebruikte brander in het laboratorium en het scheikundeonderwijs. Voor nauwkeuriger en gelijkmatiger verhitting wordt de teclubrander gebruikt. De mekerbrander is geschikt voor toepassingen waarbij een breed verwarmingsoppervlak gewenst is.
Ja. In scheikundelaboratoria en het onderwijs is de bunsenbrander nog altijd de standaard openvlam-brander. In moderne analytische laboratoria is de bunsenbrander grotendeels vervangen door elektrische verwarmingsapparatuur (verwarmingsplaten, ovens, verwarmingsmantels), maar voor sterilisatie, vlambewerkingen en onderwijs is hij onvervangbaar.
De bunsenbrander wordt in het laboratorium voor drie hoofdtoepassingen ingezet. De meest voorkomende toepassing is algemeen verhitten, zoals het opwarmen van vloeistoffen in een bekerglas of het versnellen van een reactie. Daarnaast wordt de brander veelvuldig gebruikt voor sterilisatie, met name het roodgloeiend verhitten van een entöse of prepareerlans tussen twee overentingen in. Tot slot wordt de bunsenbrander ingezet bij eenvoudige glasbewerkingen, zoals het buigen of dichtsmelten van glazen staven en pipetten, waarbij de geconcentreerde hitte van de blauwe vlam nauwkeurig lokaal toegepast kan worden.
Voor verhitting zonder open vlam zijn elektrische verwarmingsplaten en verwarmingsmantels, droogstoven en waterbaden de meest gebruikte alternatieven. Voor sterilisatie van öses is een elektrische ösesterilisator een vlamvrij alternatief dat roetvorming en spatgevaar voorkomt; meer hierover op de pagina sterilisatie en autoclaven.
Beide werken op hetzelfde principe maar de teclubrander heeft een afzonderlijk instelbare luchttoevoer onderaan de schoorsteen en een conische romp. Daardoor kan de lucht-gasverhouding nauwkeuriger geregeld worden. De teclubrander geeft een stabielere, bredere vlam; de bunsenbrander is eenvoudiger van constructie.
De bunsenbrander geeft een gerichte, puntbrandende vlam die geschikt is voor het verhitten van kleine oppervlakken zoals reageerbuizen of öses. De mekerbrander heeft bovenaan een gaas of rooster dat de vlam verdeelt in vele kleine vlammetjes. Dit levert een brede, gelijkmatige vlam over een groter oppervlak maar minder lokale hitte-concentratie. De mekerbrander is dan ook de voorkeurskeuze voor het verhitten van grote kroezen of schalen.
In de praktijk worden twee hoofdvlammen onderscheiden: de gele veiligheidsvlam (lucht gesloten, onvolledige verbranding) en de blauwe werkende vlam (lucht open, volledige verbranding). Binnen de blauwe vlam zijn twee zones zichtbaar: de binnenste kegel (onvolledige verbranding, lagere temperatuur) en de buitenste kegel (volledige verbranding, hoogste temperatuur circa 1500 °C).
Een terugslaande vlam (ook wel terugslag of flashback genoemd) treedt op wanneer de gasdruk te laag is of de luchttoevoer te hoog, waardoor de vlam sneller door de gas-luchtmix reist dan het mengsel uit de schoorsteen stroomt. De vlam trekt dan terug in de schoorsteen en brandt daar verder, herkenbaar aan een sissend geluid en sterke opeenwarming van de schoorsteen. Bij terugslag: sluit onmiddellijk het gas, laat de brander afkoelen en stel daarna de gasdruk en luchtopening opnieuw in voor het opnieuw aansteken.
De opdruk op de slang bevat de productiedatum als kwartaal/jaar (bijvoorbeeld 2/23 = tweede kwartaal 2023). De aanbevolen maximale gebruiksduur is 5 jaar vanaf de productiedatum. Vervang de slang na deze termijn of eerder bij zichtbare beschadiging, verharding of geurwaarneming bij de verbindingen.
Breng zeepwater of een lekdetectiespray aan op alle verbindingen en op de slang zelf. Open het gas voorzichtig en observeer of er bellen ontstaan. Bellen wijzen op een lek. Gebruik nooit een vlam voor een lektest. Sluit bij een geconstateerd lek de gastoevoer direct en vervang de slang of aansluitingen.
Dat hangt af van de beschikbare aansluiting. Heeft het laboratorium een vaste gasinstallatie, dan is aardgas de standaardkeuze. Ontbreekt een aansluiting, dan zijn propaan (in flessen) of cartridgebranders op propaan/butaan het alternatief. Let erop dat de brander geschikt is voor de gebruikte gassoort: aardgasbranders en propaan-/butaanbranders hebben een verschillende injectoropening. Allgas-branders zijn voor beide gassoorten aanpasbaar.
Wanneer de verbrandingswarmte van een brandstof of brandbare stof kwantitatief moet worden bepaald, is de aangewezen methode bomcalorimetrie: hierbij wordt de stof volledig verbrand in een afgesloten drukvat en wordt de vrijgekomen warmte nauwkeurig gemeten.
Zie ook: Branders en kookhulpmiddelen | Waterbaden en verwarmingsmantels | Zuurkasten en werkkasten | Rotatoren en schudders | Roeren en mengen
Disclaimer: De informatie in dit artikel is bedoeld als algemene technische toelichting. Canidae Seal B.V. / Labvakhandel.nl aanvaardt geen aansprakelijkheid voor de toepassing van deze informatie in specifieke analytische, klinische of industriële situaties. Raadpleeg voor uw eigen toepassing altijd de geldende normen, vakliteratuur en de documentatie van fabrikant en apparatuur.
Inloggen
Wachtwoord vergeten
Account aanmaken
Uw winkelwagen is leeg.
