원심분리란 무엇인가요? - 원심분리기 제조업체 | ZONELINK
원심분리기의 작동 원리
원심분리기는 원심력을 이용하여 액체와 고체 입자 또는 액체와 액체의 혼합물에서 구성 성분을 분리하는 기계입니다. 원심분리기는 주로 액체 현탁액에서 고체 입자를 분리하거나, 유화액에서 밀도가 다른 두 가지 혼합 불가능한 액체를 분리하는 데 사용됩니다(예: 우유에서 크림을 분리하는 경우). 또한 세탁기로 젖은 옷을 말리는 것처럼 젖은 고체에서 액체를 제거하는 데에도 사용될 수 있습니다. 특수 초고속 튜브 분리기는 밀도가 다른 기체 혼합물을 분리하는 데에도 사용될 수 있습니다. 일부 침전 원심분리기는 액체 내 고체 입자의 밀도 또는 입자 크기의 특성과 침전 속도의 차이를 이용하여 고체 입자를 밀도 또는 입자 크기에 따라 분류할 수도 있습니다.
미세 입자를 포함하는 현탁액이 정지해 있으면, 현탁된 입자들은 중력의 작용으로 점차 가라앉습니다. 입자가 무거울수록 더 빨리 가라앉고, 액체보다 밀도가 낮은 입자는 위로 떠오릅니다. 중력장에서 입자의 이동 속도는 입자의 크기, 모양, 밀도뿐만 아니라 중력의 세기와 액체의 점도와도 관련이 있습니다. 직경이 수 마이크로미터에 달하는 적혈구 크기의 입자도 일반적인 중력 하에서 가라앉는 것을 관찰할 수 있습니다.
또한, 물질이 매질 내에서 침전될 때 확산 현상이 동반됩니다. 확산은 무조건적이고 절대적인 현상입니다. 확산은 물질의 질량에 반비례하며, 입자가 작을수록 확산이 더욱 심해집니다. 침전은 상대적이고 조건적인 현상으로, 이동시키기 위해서는 외부 힘이 필요합니다. 침전 속도는 물체의 무게에 비례하며, 입자가 클수록 침전 속도가 빨라집니다. 바이러스나 단백질처럼 수 마이크론보다 작은 입자는 용액 내에서 콜로이드 또는 반콜로이드 상태로 존재하기 때문에 중력만으로는 침전 과정을 관찰할 수 없습니다. 입자가 작을수록 침전 속도가 느려지고 확산 현상이 더욱 심해지기 때문입니다. 따라서 원심분리기를 사용하여 강력한 원심력을 발생시켜 이러한 입자들이 확산을 극복하고 침전 운동을 일으키도록 해야 합니다.
원심분리는 원심분리기 로터의 고속 회전에 의해 발생하는 강력한 원심력을 이용하여 액체 속 입자의 침전 속도를 가속시키고, 시료 내에서 침전 계수와 부력 밀도가 다른 물질들을 분리하는 방법이다.
원심력(g)과 회전 속도(rpm) 간의 변환
원심력 G와 회전 속도 RPM 사이의 변환 공식은 다음과 같습니다.
G=1.11×10^(-5)×R×(rpm)^2
그중 G는 원심력으로, 일반적으로 중력 가속도 g의 배수로 표현됩니다.
10^(-5)는 10의 마이너스 5제곱이고, 회전 속도(rpm)^2의 제곱이며, R은 반지름이고, 단위는 센티미터입니다.
예를 들어, 원심반경이 10cm이고 회전 속도가 8000RPM일 때 원심력은 다음과 같습니다.
G=1.11*10(-5)*10*(8000)2=7104
즉, 원심력은 7104g입니다.
원심력이 8000g일 때 회전 속도는 8489, 즉 약 8500rpm이 되어야 합니다.
주요 분류
접기 1. 분리 계수 Fr 값에 따라
원심분리기는 다음과 같은 유형으로 나눌 수 있습니다.
1. 일반 속도 원심분리기
Fr≤3500(일반적으로 600~1200)인 이러한 종류의 원심분리기는 저속 및 대형 직경을 특징으로 합니다.
2. 고속 원심분리기
Fr=3500~50000으로, 이 원심분리기의 회전 속도는 빠르며, 드럼의 직경은 일반적으로 작고 길이는 길다.
3. 초원심분리기
Fr>50000의 경우, 고속(50000r/min 이상)으로 인해 드럼은 가늘고 긴 원통형으로 제작됩니다.
분리 계수 Fr은 원심력장 내에서 물질의 원심력과 중력장 내에서 물질의 중력의 비율을 나타냅니다.
작동 모드에 따라 두 가지 방식으로 접습니다.
원심분리기는 다음과 같은 유형으로 나눌 수 있습니다.
1. 갭 원심분리기
이 설비의 공급, 분리, 세척 및 슬래그 배출 공정은 모두 갭 작업이며, 슬래그 배출에는 수동, 중력 또는 기계적 방법(예: 3발식 원심분리기 및 상부 현탁식 원심분리기)이 사용됩니다.
2. 연속 원심분리기
공급, 분리, 세척 및 슬래그 배출 공정은 간극 공정 또는 연속 공정에서 자동으로 수행될 수 있습니다.
3. 지반공학용 원심분리기
접기 3. 슬래그 배출 방법에 따라
원심분리기는 다음과 같은 유형으로 나눌 수 있습니다.
1. 스크레이퍼 하역 원심분리기
이 과정은 간접적이며 작업은 자동입니다.
2. 피스톤 푸셔 원심분리기
이 공정은 반연속적이며 작동은 자동입니다.
3. 나선형 배출 원심분리기
이 과정은 지속적으로 진행되며 작동은 자동입니다.
4. 원심 배출 원심분리기
이 과정은 지속적으로 진행되며 작동은 자동입니다.
5. 진동 배출 원심분리기
이 과정은 지속적으로 진행되며 작동은 자동입니다.
6. 경사 하역 원심분리기
이 과정은 지속적으로 진행되며 작동은 자동입니다.
넷째, 프로세스 사용에 따르면
원심분리기는 필터 원심분리기와 데칸터 원심분리기로 나눌 수 있다.
다섯 번째, 설치 방식에 따라
또한 수직형, 수평형, 경사형, 매달린형, 세발형으로 나눌 수 있습니다.
6. 국가 표준 및 시장 점유율에 따라
다음 네 가지에 대해
1. 삼족 원심분리기
2. 수평 나선형 원심분리기
3. 디스크 분리기
4. 관형 분리기
구매 방법은 무엇인가요?
원심분리기는 모델과 종류가 매우 다양하며 가격도 비교적 비쌉니다. 구매 시에는 작업량에 맞춰 신중하게 선택해야 합니다. 일반적으로 다음과 같은 요소들을 고려해야 합니다.
(1) 원심분리, 분석 원심분리 또는 준비 원심분리의 목적
(2) 시료의 종류와 양(세포, 바이러스, 단백질 등) 및 시료의 크기. 이러한 요소를 바탕으로 분석용 원심분리기 또는 준비용 원심분리기, 저속, 고속 또는 초고속 원심분리기, 대용량, 일정용량 또는 마이크로용량 원심분리기를 구매하기로 결정합니다.
(3) 경제적 능력: 모델을 결정할 때에는 제조업체와 가격을 고려해야 합니다. 제품의 가격과 성능이 일치해야 합니다.
(4) 기타 세부 사항: 원심 작동이 간단한지, 유지 보수가 편리한지, 설계가 구식인지, 마모 부품 공급이 편리한지 등.
(5) 적합성 문제: 원심분리기는 저속, 고속, 과속을 동시에 작동시킬 수 없습니다. 일반적으로 초고속 원심분리기는 초고속 원심분리만 가능하며 고속 원심분리나 저속 원심분리에는 적합하지 않고, 마찬가지로 고속 원심분리기도 저속 원심분리에 적합하지 않습니다. 따라서 초고속 원심분리기를 구매할 때는 고속 원심분리 기능을 고려해야 하며, 그렇지 않으면 장점을 제대로 활용할 수 없습니다. 일반적으로 저속과 고속은 더 자주 사용되는 반면, 초고속 원심분리기의 활용률은 낮습니다. 초고속 원심분리기는 자주 사용되는 실험실이나 지역 공공 시설 등에서 주로 구매됩니다.
원심분리기 모델이 결정되면 다음으로 어떤 종류의 원심 로터를 선택할지 결정해야 합니다. 가장 중요한 고려 사항은 시료 용량과 원심분리 조건입니다. 일반적으로 수평 로터와 각도 로터, 또는 대용량(상대적으로 저속) 로터와 소용량 고속 로터 등 작업 환경에 따라 다양한 로터를 구비할 수 있습니다. 로터 종류가 다양할수록 좋습니다. 원심 로터는 종류가 매우 다양하고, 유사한 로터도 많지만, 특히 고속 원심분리기의 로터는 가격이 상당히 높습니다. 모든 로터를 동일한 종류로 맞추면 원심분리기 본체 가격보다 몇 배나 더 비싸지기 때문에, 로터 회전 속도에 따라 가격 차이가 크게 발생합니다. 회전 속도 측면에서는 가능한 한 가장 높은 속도를 추구할 필요는 없지만, 원심분리기가 허용하는 최대 회전 속도를 가진 로터는 하나 이상 구비해야 합니다. 그렇지 않으면 원심분리기의 효율이 떨어지기 때문입니다. 원심분리기가 두 대 있는 시설에서는 비용 절감을 위해 상호 보완적인 로터 모델을 고려할 수 있습니다.
원심분리기 관리와 관련하여, 중국에서 오랜 기간 원심분리기를 사용해 온 경험에 비추어 볼 때, 모든 종류의 원심분리기는 전문 인력이 관리하고 유지보수해야 합니다. 고속 및 초고속 원심분리기는 정기적인 점검과 유지보수가 필수적입니다. 사용자는 실험 진행 상황과 유지보수 상태를 상세히 기록하여 원심분리기의 안전한 사용을 보장해야 합니다. 고속 및 저속 원심분리기는 조작이 간편하므로, 사용 설명서를 읽고 작동 절차에 대한 교육을 받으면 누구나 직접 사용할 수 있습니다. 초고속 원심분리기는 구조가 복잡하고 작동 절차가 까다롭기 때문에 부적절한 사용은 사고로 이어질 수 있습니다. 특히 원심 로터는 세심한 관리와 사용이 필요합니다. 오랜 국내 사용 및 관리 경험을 바탕으로 판단할 때, 장비의 관리와 운영은 장비의 양호한 상태를 보장하는 핵심 요소입니다. 관리자와 운영자는 장비 작동법을 숙지할 뿐만 아니라 장비에 대한 깊이 있는 이해를 갖도록 교육을 받아야 합니다.
