Qu'est-ce que la séparation par centrifugation ? - Fabricant de centrifugeuses | ZONELINK

Comment fonctionne une centrifugeuse ?

Une centrifugeuse est une machine qui utilise la force centrifuge pour séparer les composants d'un liquide et de particules solides, ou d'un mélange de liquides. Les centrifugeuses servent principalement à séparer les particules solides en suspension dans un liquide, ou à séparer deux liquides non miscibles de densités différentes dans une émulsion (comme la crème et le lait). Elles peuvent également servir à extraire l'eau des solides humides, par exemple pour sécher le linge en machine à laver. Des séparateurs tubulaires ultrarapides permettent aussi de séparer les mélanges gazeux de densités différentes. En exploitant les caractéristiques de densité ou de taille des particules solides en suspension dans un liquide, et en utilisant des vitesses de sédimentation différentes, certaines centrifugeuses peuvent également classer les particules solides selon leur densité ou leur taille.

Lorsqu'une suspension contenant des particules fines est immobile, ces particules s'enfoncent progressivement sous l'effet de la gravité. Plus une particule est lourde, plus elle s'enfonce rapidement, tandis qu'une particule moins dense que le liquide flotte à la surface. La vitesse de déplacement des particules dans un champ gravitationnel dépend de leur taille, de leur forme et de leur densité, ainsi que de l'intensité du champ gravitationnel et de la viscosité du liquide. On observe ainsi que des particules de la taille d'un globule rouge, d'un diamètre de quelques micromètres, se déposer sous l'effet de la gravité normale.

De plus, lorsqu'une substance se dépose dans le milieu, un phénomène de diffusion s'y accompagne. La diffusion est un phénomène inconditionnel et absolu. Elle est inversement proportionnelle à la masse de la substance : plus les particules sont petites, plus la diffusion est importante. La sédimentation, quant à elle, est relative et dépendante du temps ; elle nécessite une force extérieure pour se produire. La sédimentation est proportionnelle au poids de l'objet : plus la particule est grosse, plus la sédimentation est rapide. Les particules inférieures à quelques microns, comme les virus ou les protéines, se trouvent à l'état colloïdal ou semi-colloïdal en solution, et il est impossible d'observer la sédimentation par la seule gravité. En effet, plus les particules sont petites, plus la sédimentation est lente et plus le phénomène de diffusion est important. Il est donc nécessaire d'utiliser une centrifugeuse pour générer une force centrifuge suffisante pour contraindre ces particules à vaincre la diffusion et induire un mouvement de sédimentation.

La centrifugation consiste à utiliser la forte force centrifuge générée par la rotation à grande vitesse du rotor de la centrifugeuse pour accélérer la vitesse de sédimentation des particules dans le liquide et séparer les substances ayant des coefficients de sédimentation et des densités de flottabilité différents dans l'échantillon.

Conversion entre la force centrifuge (g) et la vitesse de rotation (tr/min)

La formule de conversion entre la force centrifuge G et la vitesse de rotation RPM est la suivante :

G=1,11×10^(-5)×R×(tr/min)^2

Parmi elles, G est la force centrifuge, qui est généralement exprimée comme un multiple de g (accélération de la gravité).

10^(-5) est la cinquième puissance négative de 10, le carré de la vitesse de rotation (tr/min)^2, R est le rayon et l'unité est le centimètre.

Par exemple, avec un rayon centrifuge de 10 cm et une vitesse de rotation de 8000 tr/min, la force centrifuge est :

G=1.11*10(-5)*10*(8000)2=7104

Autrement dit, la force centrifuge est de 7104 g.

Et lorsque la force centrifuge est de 8000 g, sa vitesse devrait être de : 8489, soit environ 8500 tr/min.

Classification principale

Pliage 1. Selon la valeur du facteur de séparation Fr

Les centrifugeuses peuvent être divisées en plusieurs types :

1. Centrifugeuse à vitesse normale

Fr≤3500 (généralement 600~1200), ce type de centrifugeuse a une faible vitesse et un grand diamètre.

2. Centrifugeuse à grande vitesse

Fr=3500~50000, la vitesse de rotation de cette centrifugeuse est élevée, le diamètre du tambour est généralement petit et sa longueur est importante.

3. Ultracentrifuge

Fr>50000, en raison de la vitesse élevée (au-dessus de 50000 tr/min), le tambour est de type tubulaire mince.

Le facteur de séparation Fr fait référence au rapport entre la force centrifuge du matériau dans le champ de force centrifuge et la gravité du matériau dans le champ gravitationnel.

En deux étapes, selon le mode de fonctionnement

Les centrifugeuses peuvent être divisées en plusieurs types :

1. Centrifugeuse à fente

Ses processus d'alimentation, de séparation, de lavage et de déchargement des scories sont tous des opérations par intervalles, et des méthodes manuelles, par gravité ou mécaniques sont utilisées pour décharger les scories, telles que des centrifugeuses à trois pieds et à suspension supérieure.

2. Centrifugeuse continue

Les opérations d'alimentation, de séparation, de lavage et de déchargement des scories peuvent être réalisées automatiquement, soit par intervalles, soit en continu.

3. Centrifugeuse géotechnique

Pliage 3. Selon la méthode d'évacuation des scories

Les centrifugeuses peuvent être divisées en plusieurs types :

1. Centrifugeuse de déchargement à racleur

Le processus est indirect et l'opération est automatique.

2. Centrifugeuse à piston

Le processus est semi-continu et le fonctionnement est automatique.

3. Centrifugeuse à décharge spirale

Le processus est continu et le fonctionnement est automatique.

4. Centrifugeuse à décharge centrifuge

Le processus est continu et le fonctionnement est automatique.

5. Centrifugeuse à décharge vibrante

Le processus est continu et le fonctionnement est automatique.

6. Centrifugeuse à déchargement incliné

Le processus est continu et le fonctionnement est automatique.

Quatre, selon le processus d'utilisation

Les centrifugeuses peuvent être divisées en : centrifugeuses à filtration, centrifugeuses décanteuses.

Cinq, selon le mode d'installation

Il peut également être divisé en vertical, horizontal, incliné, suspendu et à trois pieds.

6. Conformément aux normes nationales et à la part de marché

pour les quatre suivants

1. Centrifugeuse à trois pieds

2. Centrifugeuse à spirale horizontale

3. Séparateur de disques

4. Séparateur tubulaire

Comment acheter ?

Il existe de nombreux modèles et types de centrifugeuses, et leur prix est relativement élevé. Lors de l'achat, il convient de choisir la centrifugeuse adaptée à l'application. En général, les facteurs suivants sont à prendre en compte :

(1) Le but de la centrifugation, de la centrifugation analytique ou de la centrifugation de préparation ;

(2) Le type et la quantité de l'échantillon (cellules, virus ou protéines) ainsi que sa taille déterminent le choix de la centrifugeuse : analytique ou préparative ; à basse, haute ou ultra-rapide ; à grand volume, à volume constant ou à microvolume.

(3) Capacité économique : lors du choix du modèle, il convient de tenir compte du fabricant et du prix. Le prix et les performances du produit sont en adéquation.

(4) Autres détails : par exemple, si le fonctionnement centrifuge est simple, si l'entretien est pratique, si la conception est obsolète, si l'approvisionnement en pièces d'usure est pratique, etc.

(5) Problème d'adéquation : une centrifugeuse ne peut fonctionner simultanément à basse, haute et très haute vitesse. De manière générale, les ultracentrifugeuses sont conçues exclusivement pour l'ultracentrifugation et ne conviennent ni à la centrifugation à haute vitesse, ni à la centrifugation à basse vitesse. De même, les centrifugeuses à haute vitesse ne conviennent pas à la centrifugation à basse vitesse. Par conséquent, lors de l'achat d'une ultracentrifugeuse, il est essentiel de privilégier une centrifugeuse à haute vitesse, sous peine de ne pas profiter pleinement de ses avantages. En règle générale, les centrifugeuses à basse et haute vitesse sont plus fréquemment utilisées, tandis que le taux d'utilisation des ultracentrifugeuses reste faible. Ces dernières sont généralement acquises uniquement par les laboratoires à usage intensif ou dans les établissements publics régionaux.

Une fois le modèle de centrifugeuse déterminé, il faut choisir le type de rotor. Le principal critère est la capacité de l'échantillon et les conditions de centrifugation. Généralement, on utilise un rotor horizontal et un rotor angulaire, ou un rotor de grande capacité (à vitesse relativement faible) et un rotor de petite capacité à vitesse élevée, afin de répondre à différents besoins. Plus la gamme est complète, mieux c'est. En effet, il existe de nombreux types de rotors, souvent similaires, et les rotors pour machines à grande vitesse sont assez coûteux. Si tous les rotors étaient identiques, le prix serait plusieurs fois supérieur à celui de la centrifugeuse elle-même, ce qui n'est pas nécessaire. Le prix varie considérablement en fonction de la vitesse du rotor. Concernant la vitesse de rotation, il n'est pas conseillé de rechercher la vitesse maximale, mais il est important d'avoir un rotor capable de tourner à la vitesse la plus élevée possible, sinon cela serait contre-productif. Les unités possédant deux centrifugeuses peuvent envisager des modèles de rotors complémentaires pour réaliser des économies.

La gestion des centrifugeuses, conformément à l'expérience acquise en Chine depuis de nombreuses années, exige que tous les types de centrifugeuses soient gérés et entretenus par un personnel qualifié. Les centrifugeuses à grande vitesse et les ultracentrifugeuses nécessitent des inspections et un entretien réguliers. Les utilisateurs doivent consigner en détail l'état des expériences et les conditions de maintenance afin de garantir une utilisation sûre de la centrifugeuse. Les centrifugeuses à grande et basse vitesse sont faciles à utiliser ; il est donc possible de les utiliser soi-même après avoir pris connaissance du mode d'emploi et suivi une formation aux procédures d'utilisation. L'ultracentrifugeuse, quant à elle, possède une structure complexe et des procédures de fonctionnement sophistiquées. Une utilisation incorrecte peut entraîner des accidents. Le rotor centrifuge, en particulier, doit être entretenu et utilisé avec le plus grand soin. L'expérience nationale montre que la bonne conservation et le bon fonctionnement de l'instrument sont essentiels à sa longévité. Le personnel de gestion et les opérateurs doivent être formés afin de maîtriser non seulement le fonctionnement, mais aussi le fonctionnement de l'instrument.