Cos'è la separazione tramite centrifugazione? - Produttore di centrifughe | ZONELINK

Come funziona una centrifuga

Una centrifuga è una macchina che utilizza la forza centrifuga per separare i componenti da particelle liquide e solide o da una miscela di liquidi. Le centrifughe sono utilizzate principalmente per separare particelle solide da liquidi in sospensione; oppure per separare due liquidi immiscibili di diversa densità in emulsioni (come la separazione della panna dal latte); possono essere utilizzate anche per rimuovere liquidi da solidi umidi, come ad esempio per asciugare i vestiti bagnati in lavatrice; speciali separatori a tubo ad altissima velocità possono anche separare miscele gassose di diversa densità; sfruttando le caratteristiche di diversa densità o dimensione delle particelle solide in liquidi con diverse velocità di sedimentazione, alcune centrifughe di sedimentazione possono anche classificare le particelle solide in base alla densità o alla dimensione delle particelle.

Quando una sospensione contenente particelle fini rimane immobile, le particelle in sospensione affondano gradualmente per effetto della forza di gravità. Più una particella è pesante, più velocemente affonda, mentre le particelle con densità inferiore a quella del liquido tendono a galleggiare. La velocità con cui le particelle si muovono in un campo gravitazionale è correlata alle dimensioni, alla forma e alla densità delle particelle stesse, nonché all'intensità del campo gravitazionale e alla viscosità del liquido. È possibile osservare particelle delle dimensioni dei globuli rossi, con un diametro di diversi micrometri, che si depositano in presenza di gravità.

Inoltre, quando la sostanza si deposita nel mezzo, si verifica il fenomeno della diffusione. La diffusione è incondizionata e assoluta. È inversamente proporzionale alla massa della sostanza e, più piccole sono le particelle, più intensa è la diffusione. La sedimentazione è relativa e condizionata e richiede l'applicazione di una forza esterna per essere innescata. La sedimentazione è proporzionale al peso dell'oggetto: più grande è la particella, più rapida è la sedimentazione. Per particelle di dimensioni inferiori a pochi micron, come virus o proteine, queste si trovano in soluzione allo stato colloidale o semi-colloidale ed è impossibile osservare il processo di sedimentazione solo per gravità. Infatti, più piccole sono le particelle, più lenta è la sedimentazione e più intenso è il fenomeno della diffusione. Pertanto, è necessario utilizzare una centrifuga per generare una forte forza centrifuga che costringa queste particelle a superare la diffusione e a produrre un movimento di sedimentazione.

La centrifugazione consiste nell'utilizzare la forte forza centrifuga generata dalla rotazione ad alta velocità del rotore della centrifuga per accelerare la velocità di sedimentazione delle particelle nel liquido e separare le sostanze con diversi coefficienti di sedimentazione e densità di galleggiamento presenti nel campione.

Conversione tra forza centrifuga (g) e velocità di rotazione (rpm)

La formula di conversione tra forza centrifuga G e velocità di rotazione RPM è la seguente:

G=1,11×10^(-5)×R×(rpm)^2

Tra queste, G è la forza centrifuga, che generalmente viene espressa come multiplo di g (accelerazione di gravità).

10^(-5) è la potenza negativa di 10, il quadrato della velocità di rotazione (rpm)^2, R è il raggio e l'unità è il centimetro.

Ad esempio, con un raggio centrifugo di 10 cm e una velocità di rotazione di 8000 giri/minuto, la forza centrifuga è:

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

Ovvero, la forza centrifuga è pari a 7104 g.

E quando la forza centrifuga è di 8000 g, la sua velocità dovrebbe essere: 8489 è circa 8500 giri al minuto

Classificazione principale

Piegatura 1. Secondo il valore del fattore di separazione Fr

Le centrifughe possono essere suddivise nelle seguenti tipologie:

1. Centrifuga a velocità normale

Fr≤3500 (di solito 600~1200), questo tipo di centrifuga ha una bassa velocità e un grande diametro.

2. Centrifuga ad alta velocità

Fr=3500~50000, la velocità di rotazione di questa centrifuga è elevata, il diametro del tamburo è generalmente piccolo e la lunghezza è lunga.

3. Ultracentrifuga

Fr>50000, a causa dell'elevata velocità (superiore a 50000 giri/min), il tamburo è realizzato in un tipo tubolare sottile.

Il fattore di separazione Fr si riferisce al rapporto tra la forza centrifuga del materiale nel campo di forza centrifuga e la forza di gravità del materiale nel campo gravitazionale.

Piegatura in due, secondo la modalità operativa

Le centrifughe possono essere suddivise nelle seguenti tipologie:

1. Centrifuga a gap

I processi di alimentazione, separazione, lavaggio e scarico delle scorie sono tutti operazioni a intervalli, e per lo scarico delle scorie si utilizzano metodi manuali, per gravità o meccanici, come le centrifughe a tre gambe e a sospensione superiore.

2. Centrifuga continua

I processi di alimentazione, separazione, lavaggio e scarico delle scorie possono essere eseguiti automaticamente, in modo discontinuo, o in continuo.

3. Centrifuga geotecnica

Piegatura 3. Secondo il metodo di scarico delle scorie

Le centrifughe possono essere suddivise nelle seguenti tipologie:

1. Centrifuga di scarico con raschiatore

Il processo è indiretto e l'operazione è automatica.

2. Centrifuga a pistone

Il processo è semicontinuo e il funzionamento è automatico.

3. Centrifuga a scarico spirale

Il processo è continuo e il funzionamento è automatico.

4. Centrifuga a scarico centrifugo

Il processo è continuo e il funzionamento è automatico.

5. Centrifuga a scarica vibrante

Il processo è continuo e il funzionamento è automatico.

6. Centrifuga di scarico inclinabile

Il processo è continuo e il funzionamento è automatico.

Quattro, secondo il processo di utilizzo

Le centrifughe si possono suddividere in: centrifughe a filtro e centrifughe a decantazione.

Cinque, secondo la modalità di installazione

Può inoltre essere suddiviso in verticale, orizzontale, inclinato, sospeso e a tre gambe.

6. In base agli standard nazionali e alla quota di mercato

per i seguenti quattro

1. centrifuga a tre gambe

2. Centrifuga a spirale orizzontale

3. Separatore a disco

4. Separatore tubolare

Come acquistare?

Esistono molti modelli e tipi di centrifughe, e il prezzo è relativamente elevato. Al momento dell'acquisto, è necessario valutare attentamente le proprie esigenze. In genere, è opportuno considerare i seguenti fattori:

(1) Lo scopo della centrifugazione, della centrifugazione analitica o della centrifugazione preparatoria;

(2) Il tipo e la quantità del campione, che si tratti di cellule, virus o proteine, e le dimensioni del campione. In base a questi fattori, la decisione di acquistare una centrifuga analitica o preparativa; centrifughe a bassa velocità, ad alta velocità o ultraveloci; centrifughe ad alto volume, a volume costante o a microvolume.

(3) Capacità economica: Quando si determina il modello, occorre considerare il produttore e il prezzo. Il prezzo e le prestazioni del prodotto sono sincronizzati.

(4) Altri dettagli: ad esempio se il funzionamento centrifugo è semplice, se la manutenzione è agevole, se il design è obsoleto, se la fornitura di parti soggette ad usura è agevole, ecc.

(5) Problema di abbinamento: è impossibile per una centrifuga funzionare contemporaneamente a bassa velocità, alta velocità e sovravelocità. In generale, le ultracentrifughe sono limitate all'ultracentrifugazione, non sono adatte alla centrifugazione ad alta velocità, né alla centrifugazione a bassa velocità, e viceversa. Pertanto, quando si acquista un'ultracentrifuga, è necessario considerare anche una centrifuga ad alta velocità, altrimenti il ​​vantaggio non verrà sfruttato. In generale, le velocità bassa e alta sono le più utilizzate, mentre il tasso di utilizzo delle ultracentrifughe è basso. Le ultracentrifughe vengono acquistate solo nei laboratori che ne fanno un uso frequente o in contesti pubblici regionali.

Una volta determinato il modello della centrifuga, si passa alla scelta del tipo di rotore centrifugo. La considerazione principale è la capacità del campione e le condizioni di centrifugazione. Solitamente, si utilizzano un rotore orizzontale e un rotore angolare, oppure un rotore di grande capacità (relativamente a bassa velocità) e un rotore di piccola capacità ad alta velocità, ciascuno per soddisfare esigenze diverse. Più completa è la configurazione, meglio è. Poiché esistono molti tipi di rotori centrifughi, molti dei quali simili, e i rotori delle macchine ad alta velocità sono piuttosto costosi, se fossero tutti uguali, il prezzo sarebbe diverse volte superiore a quello della centrifuga stessa, e non è necessario. A causa delle diverse velocità di rotazione, il prezzo varia notevolmente. In termini di velocità di rotazione, non è consigliabile puntare alla velocità più elevata possibile, ma è necessario che ci sia un rotore con la velocità di rotazione massima consentita dalla centrifuga, altrimenti si rischierebbe di sprecare materiale. Le unità con due centrifughe possono considerare modelli di rotore complementari per risparmiare.

La gestione delle centrifughe, secondo l'esperienza maturata in Cina nel corso degli anni, prevede che tutti i tipi di centrifughe debbano essere gestiti e manutenuti da personale specializzato. Le centrifughe ad alta e bassa velocità richiedono ispezioni e manutenzioni periodiche. Gli utenti devono registrare dettagliatamente lo stato degli esperimenti e le condizioni di manutenzione per garantire un utilizzo sicuro della centrifuga. Le centrifughe ad alta e bassa velocità sono facili da usare, quindi è possibile utilizzarle autonomamente dopo aver letto le istruzioni e aver seguito un corso di formazione sulle procedure operative. L'ultracentrifuga ha una struttura complessa e procedure di lavoro complicate. Un uso improprio può causare incidenti. In particolare, il rotore centrifugo deve essere manutenuto e utilizzato con la massima cura. A giudicare dall'esperienza maturata in Cina nel corso degli anni, la corretta custodia e il corretto utilizzo dello strumento sono la garanzia del suo buon funzionamento. Il personale addetto alla gestione e agli operatori deve essere formato in modo da non solo conoscere il funzionamento, ma anche comprendere a fondo lo strumento.