Принцип работы центрифуги

Классификация и характеристики лабораторной центрифуги - фотография 5

Лабораториями оснащены научно-исследовательские центры и больницы. Они становятся местом исследования больных, фармакологических разработок и изучения заболеваний, что дает возможность изучать новых возбудителей болезней и способов борьбы с ними. В каждой лаборатории есть оборудование разных типов, в том числе лабораторная центрифуга.

Что такое медицинская центрифуга

В число инструментов для регулярного ежедневного использования входит лабораторная медицинская центрифуга. Прибор имеет вид барабана с отверстиями разного диаметра. В них под разным углом устанавливают пробирки с материалами для исследования. Мощный мотор и герметичная крышка обеспечивают полноценную работу устройства. В число элементов современного агрегата входят такие функции, как таймер, сменные насадки, регулятор скорости вращения устройства и прочие. Однако неизменными остаются такие составные части, как: корпус и герметичная крышка; рабочая камера для пробирок; ротор; двигатель; пульт управления и блок питания.

Как правило, для изготовления корпуса и герметичной крышки применяются нержавеющая сталь, полипропилен, алюминий, металлические сплавы. Для производства используют материалы, которые устойчивы к агрессивной внешней среде.

Классификация и характеристики лабораторной центрифуги

Центрифугирование может проходить с охлаждением или без него. Независимо от этого устройства бывают:

  • Малоскоростные – со скоростью работы ротора 2500 оборотов в минуту;
  • Скоростные – со скоростью вращения 4000 оборотов в минуту;
  • Сверхскоростные – со скоростью работы ротора более 4000 оборотов в минуту.

По типу агрегата существуют общелабораторные, гематокридные устройства и оснащенные системой охлаждения. Первый тип наиболее распространен. Второй предназначен для исследования крови. Третий охлаждает исследуемое вещество при его анализе.

По типу и объему рабочей посуды выделяют: настольные микроцентрифуги, агрегаты малого объема, большого объема, напольные и универсальные агрегаты.

Если делать упор на функционал, то существуют аппараты с малой скоростью вращения, высокоскоростные, многофункциональные и ультрацентрифуги.

Назначение лабораторной медицинской центрифуги

Главная задача прибора – разделение веществ по плотности и консистенции посредством центробежной силы. Вещества с максимальным удельным весом помещаются в периферию, а фракции с минимальным удельным весом, приближаются к оси вращения. В сфере науки и медицины сотрудники сталкиваются с разделением жидкостей на фракции ежедневно. Жидкость помещается в специальный контейнер и после включения прибор начинает вращаться вокруг своей оси с высокой скоростью. В результате образуются однородные составляющие исходной жидкости. Работа центрифуги называется центрифугированием. Эффективность устройства зависит от скорости вращения ротора и интенсивности его оборотов.

В основном лабораторные медицинские центрифуги российского производства используют для разделения биологических жидкостей: мочи, крови, лимфы, материнского молока. Эти вещества имеют неоднородную структуру и при изучении анализов пациента требуется легко разделить их на составляющие с помощью агрегата. Чаще всего исследуют кровь человека. Медицинская центрифуга позволяет приготовить препараты крови, получить сыворотку крови для переливания и др.

Агрегат также подходит для отделения твердых фракций от жидкостей. Жидкости, состоящие из частиц разной степени тяжести, легко разложить на составляющие. К жидкостям такого типа относятся кровь или лимфа, а также суспензии.

Выбор лабораторной центрифуги. Что важно знать? - фото 7

Что такое лабораторная медицинская центрифуга?

Любая лаборатория может работать полноценно только тогда, когда в ней есть оптимальный набор инструментов и приборов, которые готовы к регулярному использованию. Лабораторная центрифуга – это устройство, которое эксплуатируется в медицинской и научной практике ежедневно. Главная задача данного прибора заключается в разделении веществ по плотности и консистенции при помощи центробежной силы. Так, вещества, обладающие максимальным удельным весом, помещаются в периферию, а фракции, обладающие минимальным удельным весом, становятся ближе к оси вращения.

В научной и медицинской практике разделять разнообразные жидкости на фракции при помощи лабораторных медицинских центрифуг приходится довольно часто. Жидкость помещают в специальный контейнер, и после включения устройства центрифуга начинает вращаться вокруг своей оси очень быстро. В итоге образуются однородные элементы – составляющие исходной жидкости.

Медицинская лабораторная центрифуга: описание, особенности - изображение 8

Что такое центрифугирование?

Центрифугирование – это процесс работы центрифуги. Он основан на законе физики о центробежной силе и позволяет максимально быстро разложить жидкости на составляющие, что невозможно, например, при отстаивании, фильтрации или отжиме. Чем больше скорость вращения ротора и чем выше интенсивность его оборотов, тем эффективнее работает устройство.

Лабораторные центрифуги с охлаждением или без него классифицируются:

  • На малоскоростные устройства, в которых частота работы ротора составляет 25 000 оборотов в минуту.
  • Скоростные агрегаты, обладающие скоростью вращения 40 000 оборотов в минуту.
  • Сверхскоростные центрифуги, в которых скорость вращения ротора свыше 40 000 оборотов в минуту.

Что такое лабораторная медицинская центрифуга? - фотография 9

Какие вещества можно разделить на частицы при помощи центрифуги?

Данное устройство предназначено для разделения таких биологических жидкостей, как кровь, моча, лимфа, материнское молоко. Эти вещества неоднородны, и при изучении анализов больного человека не избежать их легкого разделения при помощи лабораторной центрифуги.

Наиболее часто исследуют, конечно же, кровь человека. При помощи специальных центрифуг можно приготовить препараты крови, получить сыворотку крови, пригодную для переливания, и многое другое.

Кроме того, данный агрегат предназначен не только для разделения жидких веществ на составляющие, а и для отделения твердых фракций от жидкостей. Жидкости, в состав которых входят частицы разной степени тяжести, легко распределяются на составляющие при помощи центрифуги лабораторной. Это могут быть не только кровь или лимфа, но и различные суспензии.

Конструктивные особенности оборудования

Вышеописанное оборудование представляет собой барабан, оснащенный отверстиями разного диаметра. Именно в них под различным углом устанавливаются пробирки с исследуемыми материалами. Довольно мощный мотор центрифуги и герметичная крышка позволяют обеспечить качественную и полноценную работу устройства.

Основное отличие центрифуг заключается в конструктивном исполнении. Оно может быть разным и зависит от того, в каких целях будет использовано данное оборудование в дальнейшем.

Что такое центрифугирование? - фото 10

Основные элементы устройства

Современные центрифуги, применяемые в лабораторной и медицинской практике, оснащены многими полезными функциями, например, такими как таймер, сменные насадки, регулятор скорости вращения устройства и другие. Но основные элементы неизменны, и это:

  • Корпус устройства и герметичная крышка.
  • Специальная рабочая камера, в которую помещаются пробирки.
  • Ротор.
  • Двигатель.
  • Пульт управления.
  • Блок питания.

Более дорогие модели могут быть оснащены дисплеем, датчиками, детекторным устройством, системой охлаждения, автоматической блокировкой крышки и т. д.

Традиционно при изготовлении корпуса и герметичной крышки производители используют нержавеющую сталь, полипропилен, алюминий, различные металлические сплавы. Это обеспечивает долговечность оборудования. Многие материалы, используемые при производстве данного оборудования, не поддаются воздействию агрессивной среды.

Классификация агрегатов

Центрифуги лабораторные и медицинские имеют свою классификацию. Поэтому необходимо с ней ознакомиться перед тем, как покупать данное устройство.

По типу агрегата их делят на общелабораторные, гематокридные и устройства, оснащенные системой охлаждения. Первый тип центрифуги является наиболее востребованным и распространенным. Второй предназначен для того, чтобы проводить исследования крови. Третьи позволяют охлаждать исследуемое вещество в процессе анализа.

Также устройства классифицируются по типу и объему рабочей посуды. Это могут быть: микроцентрифуги (настольные), агрегаты малого объема, центрифуги большого объема, напольные варианты, универсальные центрифуги.

Какие вещества можно разделить на частицы при помощи центрифуги? - изображение 11

Не стоит забывать и о функциях лабораторной центрифуги. Существуют аппараты, обладающие малой скоростью вращения, высокоскоростные агрегаты, центрифуги, в которых предусмотрено несколько функций, а также ультрацентрифуги.

Как выбрать центрифугу?

Выбирая центрифугу для лабораторных и медицинских исследований, следует учитывать несколько факторов.

В первую очередь необходимо определиться, какие типы анализов будут проводиться при помощи данного оборудования. В области биохимии, гематологии, иммунохимии, цитологии применяются разные устройства с разными техническими характеристиками и рабочими режимами.

Далее нужно определить объемы будущих исследований и то, какие виды исходных материалов планируется использовать. Нелишним будет учесть и требования безопасности. Если планируется исследовать небольшие объемы веществ, то микроцентрифуги для этих целей будет достаточно.

Для небольшой или передвижной лаборатории нет необходимости приобретать громоздкое оборудование, ведь в таком случае объем исследований будет маленьким. Как правило, большие центрифуги оснащены массой дополнительных функций, которые, скорее всего, не будут задействованы. Незачем переплачивать лишнее. Компактная настольная лабораторная центрифуга будет идеальным решением в данной ситуации.

Так как ее размеры небольшие, она не будет мешать при проведении других исследовательских мероприятий. Для нее очень просто и легко обеспечить питание (подключается к обычной розетке).

Конструктивные особенности оборудования - фото 12

На какие технические параметры обращать внимание при выборе аппарата?

Если вы решили приобрести центрифугу для проведения качественных лабораторных и научных исследований, то в первую очередь обращайте внимание не скорость вращения ротора. Обычно скорость вращения ротора в большинстве устройств лабораторного типа, например в лабораторной центрифуге ЦЛМН Р-10-02 и других, не превышает значения 3000 оборотов в минуту (если речь идет о настольных моделях). Практика показала, что наиболее востребованы сегодня центрифуги со скоростью в 4000 оборотов, так как для лабораторных условий такого значения достаточно.

Далее обратите внимание на дискретность – шаг, при помощи которого меняется частота вращения устройства. Чем он меньше, тем функциональнее центрифуга.

Тип ротора может быть горизонтальным или угловым.

Где еще используют подобные агрегаты?

Производители лабораторных центрифуг постарались сделать их многофункциональными и с каждым годом выпускают все более усовершенствованные модели. Данный агрегат является незаменимым помощником в медицинской, химической, экспериментальной и даже промышленной лаборатории. Он позволяет максимально точно исследовать разнообразные составы веществ.

Основные элементы устройства - фото 13

В нефтяной промышленности подобные аппараты используют при изучении углеводорода, а также при контроле качества дорожного покрытия. Также центрифуги применяются для обогащения руды и при производстве стиральных машин.

В сельскохозяйственной сфере центрифуги применяются для эффективной очистки зерна, выделения меда из пчелиных сот, отделения жира от молока.

Без центрифуги просто невозможно обойтись при делении изотопов в физике.

Кто нибудь покупал оборудование, в т.ч. центрифуги, в пущинских лабораториях? Сейчас много мошенников, которые берут предоплату и не поставляют товар, поэтому хочется подстраховаться...

Центрифуги промышленные: их преимущества и принципы работы

Классификация агрегатов - изображение 14

Разделение исходных продуктов (они могут быть представлены суспензиями, эмульсиями, растворами, концентратами и шламами) на фракции осуществляется промышленными центрифугами, такие центрифуги предлагает компания Центробежные Системы http://www.centsys.ru/oblast-primeneniya.html. В них конструктивно предусмотрено сепарирование под воздействием центробежной силы, созданной в процессе вращения ротора установки. В промышленной центрифуге подаваемый продукт разделяется на механические примеси (осадок) и жидкость (фугат).

Существующие промышленные центрифуги

С учетом особенностей конструктивного исполнения промышленных центрифуг, их принято разделять на два типа. Итак, они бывают:

  • отстойными;
  • фильтрующими.

Исходя из того, на сколько фракций установка разделяет исходное вещество, различают:

  • декантеры (жидкость и механические примеси);
  • трикантеры (жидкости разной плотности (их две) и механические примеси).

Продолжительность цикла работы также определяет тип установки. В зависимости от этого параметра различают промышленные центрифуги:

  • периодического включения;
  • рассчитанные на непрерывную эксплуатацию.

Принцип работы

Для подачи исходного продукта в промышленную центрифугу предусмотрен специальный патрубок. Продукт впрыскивается соосно барабану и распределяется в емкости. Ротор выполнен из двух частей: конической и цилиндрической, что предусмотрено для осуществления более качественного центрифугирования.

Как выбрать центрифугу? - фото 15Разделение подаваемого сырья осуществляется под воздействием центростремительной силы, создающейся при вращении барабана установки. Механические примеси оседают на стенках ротора. Шнек, установленный соосно барабану, но вращающийся с отличающейся скоростью (с дифференциальным отклонением), непрерывно выгружает осадок из установки со стороны конической части через специальные технологические отверстия. Жидкость, отделенная в промышленной центрифуге, стекает в сливы, расположенные в противоположной стороне ротора.

Преимущества промышленных центрифуг

Промышленные центрифуги характеризуются рядом преимуществ. К плюсам таких установок можно отнести:

  • возможность корректировки дифференциальной скорости;
  • замкнутый цикл разделения и обезвоживания, за счет чего допускается переработка опасных и агрессивных веществ;
  • высокую производительность;
  • простоту конструкции и ремонтопригодность;
  • осуществление подстройки в соответствии с выполнением различных технологических задач.

Немаловажным считается и то, что возможна замена всех изношенных и вышедших узлов и деталей установки в самые короткие сроки, ведь надежные производители предусматривают их наличие у себя на складах.

Этапы центрифугирования

Центрифугирование в нефтеперерабатывающей промышленности - фото 29

Дифференциальное центрифугирование начинается с отстаивания веществ, что подлежат исследованию. Такая обработка материала происходит в аппаратах-отстойниках. В ходе отстаивания частицы вещества разделяются под воздействием гравитации. Это позволяет подготовить субстанции к более качественной сепарации с помощью центробежных сил.

Далее вещества в пробирках подвергаются фильтрации. На этом этапе применяются так называемые перфорированные барабаны, что предназначаются для отделения жидких частиц от твердых. В ходе представленных мероприятий весь осадок остается на стенках центрифуги.

Преимущества метода

По сравнению с прочими методами, направленными на разделение отдельных субстанций, такими как фильтрование или отстаивание, центрифугирование дает возможность получать осадок с минимальным показателем влажности. Применение такого способа сепарации позволяет разделять тонкодисперсные суспензии. Результатом становится получение частиц размером в 5-10 мкм. Еще одним важным преимуществом центрифугирования выступает возможность его выполнения при помощи аппаратуры малых объемов и габаритов. Единственным недостатком метода выступает высокая энергоемкость приборов.

Центрифугирование в биологии

Центрифугирование крови - фотография 30

В биологии к сепарации веществ на отдельные субстанции прибегают при необходимости подготовки препаратов для исследования под микроскопом. Центрифугирование здесь производится на сложных устройствах – цитороторах. Такие аппараты помимо слотов для пробирок комплектуются держателями образцов, всевозможными предметными стеклами непростой конструкции. От устройства центрифуги при проведении исследований в биологии напрямую зависит качество получаемых материалов и, соответственно, количество полезной информации, которую можно почерпнуть из результатов анализа.

Центрифугирование в нефтеперерабатывающей промышленности

Метод центрифугирования незаменим при добыче нефти. Существуют углеводородные ископаемые, из которых не полностью выделяется вода при дистилляции. Центрифугирование дает возможность убрать лишнюю жидкость из состава нефти, повысив ее качество. В данном случае нефть растворяют в бензоле, затем нагревают до 60°С, а затем подвергают воздействию центробежной силы. В завершение замеряют количество оставшейся воды в веществе и при необходимости повторяют процедуру.

Центрифугирование крови

Центрифуги: основные типы - фото 31

Этот метод широко применяется для лечебных целей. В медицине он позволяет решать следующий ряд задач:

  1. Получение очищенных образцов крови для проведения плазмафереза. В данных целях в центрифуге отделяют форменные элементы крови от ее плазмы. Операция дает возможность избавить кровь от вирусов, избыточных антител, болезнетворных бактерий, токсинов.
  2. Подготовка крови для донорского переливания. После разделения телесной жидкости на отдельные фракции при помощи центрифугирования донору возвращают клетки крови, а плазма применяется для переливания либо замораживается в целях последующего использования.
  3. Выделение тромбоцитарной массы. Субстанцию получают из плазмы крови, обогащенной тромбоцитами. Полученную массу используют в хирургических и гематологических отделениях медицинских учреждений, в неотложной терапии, операционных. Применение тромбоцитарной массы в медицине дает возможность улучшить свертываемость крови у пострадавших.
  4. Синтез эритроцитарной массы. Центрифугирование клеток крови происходит путем деликатной сепарации ее фракций согласно специальной методике. Готовую массу, богатую эритроцитами, используют для переливания при кровопотерях, операциях. Эритроцитарная масса нередко применяется в целях лечения анемии, прочих заболеваний крови системного характера.

В современной медицинской практике применяется немало приборов нового поколения, которые дают возможность разгонять вращающийся барабан до определенной скорости и останавливать его в определенный момент. Это позволяет более точно разделять кровь на эритроциты, тромбоциты, плазму, сыворотку и сгустки. Аналогичным способом исследуются прочие телесные жидкости, в частности сепарируются вещества в составе мочи.

Центрифуги: основные типы

Особенности подготовки пробирок при центрифугировании - фотография 32

Центрифуги бывают закрытыми и открытыми, с механическим или ручным приводом. Основной рабочей частью ручных открытых приборов выступает вращающаяся ось, расположенная вертикально. В ее верхней части перпендикулярно закреплена планка, где располагаются подвижные металлические гильзы. В них помещаются специальные пробирки, зауженные в нижней части. На дно гильз укладывают вату, что позволяет избежать повреждения стеклянной пробирки при соприкосновении с металлом. Далее аппарат приводят в движение. По истечении некоторого времени происходит отделение жидкости от твердых взвешенных частиц. После этого ручную центрифугу останавливают. На дне пробирок концентрируется плотный, твердый осадок. Над ним находится жидкая часть вещества.

Механические центрифуги закрытого типа обладают большим количеством гильз для размещения пробирок. Такие приборы более удобны по сравнению с ручными. Их роторы приводятся в движение мощными электромоторами и способны разгоняться до 3000 оборотов в минуту. Это дает возможность осуществлять более качественную сепарацию жидких субстанций от твердых.

Особенности подготовки пробирок при центрифугировании

Сверхцентрифуги - фотография 33

Пробирки, что применяются для центрифугирования, должны быть наполнены исследуемым материалом идентичной массы. Поэтому для измерений здесь применяются специальные высокоточные весы. Когда требуется уравновешивание многочисленных пробирок в центрифуге, прибегают к следующему приему. Взвесив пару стеклянных емкостей и добившись одинаковой массы, одну из них оставляют в качестве эталона. Последующие пробирки уравновешивают с этим образцом, прежде чем поместить в аппарат. Такой прием существенно ускоряет работу при необходимости подготовки к центрифугированию целой серии пробирок.

Стоит заметить, что в пробирки никогда не помещают слишком много исследуемой субстанции. Стеклянные емкости наполняют таким образом, чтобы расстояние до края составляло не менее 10 мм. Иначе вещество будет выливаться из пробирки под воздействием центробежной силы.

Сверхцентрифуги

Для разделения составляющих чрезвычайно тонких суспензий недостаточно применения обычных ручных либо механических центрифуг. В данном случае требуется более внушительное воздействие на вещества со стороны центробежных сил. При реализации таких процессов применяются сверхцентрифуги.

Аппараты представленного плана оснащаются глухим барабаном в виде трубки незначительного диаметра – не более 240 мм. Длина такого барабана значительно превышает его сечение, что дает возможность в значительной степени повысить количество оборотов и создать мощнейшую центробежную силу.

В сверхцентрифуге исследуемое вещество поступает внутрь барабана, движется по трубке и ударяется о специальные отражатели, что отбрасывают материал на стенки прибора. Здесь же имеются камеры, предназначенные для раздельного вывода легких и тяжелых жидкостей.

К достоинствам сверхцентрифуг относятся:

  • абсолютная герметичность;
  • высочайшая интенсивность сепарации веществ;
  • компактные размеры;
  • возможность разделения субстанций на молекулярном уровне.

В заключение

В заключение - фотография 34

В настоящее время метод находит свое применение при необходимости выделения осадков растворов, очищения жидкостей, разделения компонентов биологически активных и химических веществ. Для сепарации субстанций на молекулярном уровне применяются ультрацентрифуги. Метод центрифугирования активно используется в химической, нефтяной, атомной, пищевой промышленности, а также в медицине.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 908)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты