सेंट्रीफ्यूज मशीन का परिचय

सेंट्रीफ्यूज एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक उपकरण है जो रसायन विज्ञान, जैव रसायन और आणविक जीव विज्ञान जैसे क्षेत्रों में आवश्यक घनत्व के आधार पर पदार्थों को अलग करने के लिए केन्द्रापसारक बल का उपयोग करता है। यह निम्न, उच्च और अल्ट्रा-स्पीड वेरिएंट में आता है, जिसमें घूर्णी गति और क्षमता प्रमुख कारक हैं। संचालन के दौरान सख्त सुरक्षा प्रक्रियाओं का पालन करना अनिवार्य है।

लेख निम्नलिखित बिंदुओं से सेंट्रीफ्यूज का परिचय देगा：

अपकेंद्रित्र मशीन का कार्य सिद्धांत

अपकेंद्रित्र मशीन का वर्गीकरण

सेंट्रीफ्यूज मशीन के घटक

सेंट्रीफ्यूज के मुख्य तकनीकी पैरामीटर और प्रदर्शन सूचकांक

सेंट्रीफ्यूज के अनुप्रयोग और रखरखाव

सामान्य अपकेंद्रित्र विफलताएँ और समस्या निवारण विधियाँ

अपकेंद्रित्र मशीन का कार्य सिद्धांत

सामान्य सिद्धांत

• अपकेंद्रित्र का कार्य सिद्धांत केन्द्रापसारक बल के अनुप्रयोग पर आधारित है।

• सेंट्रीफ्यूज तेज़ गति से घूमता है, जिससे मिश्रण में विभिन्न घनत्व या कण आकार के पदार्थ अलग हो जाते हैं। सघन या बड़े कण बाहरी किनारे की ओर धकेले जाते हैं, जबकि हल्के या छोटे कण केंद्र के करीब रहते हैं।

• इस सिद्धांत का व्यापक रूप से चिकित्सा, विज्ञान और उद्योग जैसे विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

विशिष्ट विधियाँ

एल विभेदक वेग सेंट्रीफ्यूजेशन विधि

यह विधि केन्द्रापसारक बल क्षेत्र में विभिन्न कणों की अवसादन दर में अंतर का उपयोग करती है। समान अपकेंद्रित्र स्थितियों के तहत, सापेक्ष केन्द्रापसारक बल को लगातार बढ़ाकर, एक गैर-समान मिश्रण में विभिन्न आकार और आकार के कण चरण दर चरण अवक्षेपित होते हैं। इसका उपयोग मुख्य रूप से सामान्य और विशेष नमूनों, जैसे ऑर्गेनेल और वायरस को अलग करने के लिए किया जाता है।

एल आइसोडेंसिटी सेंट्रीफ्यूजेशन विधि

नमूना एक निश्चित अक्रिय ढाल माध्यम में केन्द्रापसारक वर्षा या अवसादन संतुलन से गुजरता है। एक निश्चित केन्द्रापसारक बल की कार्रवाई के तहत, कणों को ढाल तरल में कुछ विशिष्ट स्थानों पर वितरित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न क्षेत्र अलग हो जाते हैं।

अपकेंद्रित्र मशीन का वर्गीकरण

• उद्देश्य के अनुसार: तैयारी प्रकार, विश्लेषणात्मक प्रकार, और तैयारी और विश्लेषण दोनों के लिए दोहरे उद्देश्य वाला प्रकार

• गति के अनुसार: कम गति, उच्च गति, अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज, आदि।

• संरचना के अनुसार: इसे बेंच-टॉप प्रकार, मल्टी-ट्यूब माइक्रो प्रकार, सेल स्मीयर प्रकार, रक्त धोने का प्रकार, उच्च गति प्रशीतित प्रकार, बड़ी क्षमता वाली कम गति प्रशीतित प्रकार, बेंच-टॉप कम गति स्वचालित बैलेंस सेंट्रीफ्यूज, आदि में विभाजित किया जा सकता है।

सेंट्रीफ्यूज के प्रकार

कम गति वाला सेंट्रीफ्यूज

इन्हें अक्सर 4000-5000 आरपीएम की अधिकतम गति पर संचालित नियमित कण छँटाई के लिए प्रयोगशालाओं में उपयोग किया जाता है। तापमान विनियमन के कुछ उदाहरण हैं और अक्सर कमरे के तापमान पर संचालित होते हैं। ये सेंट्रीफ्यूज स्विंगिंग बकेट और फिक्स्ड-एंगल रोटर प्रकारों का उपयोग करते हैं, जिनका उपयोग प्लाज्मा और सीरम के साथ-साथ मस्तिष्कमेरु द्रव, फुफ्फुस और पेरिटोनियल तरल पदार्थ और मूत्र जैसे घटकों को अलग करने के लिए किया जाता है।

हाई-स्पीड सेंट्रीफ्यूज

यह 15,000 से 30,000 चक्कर प्रति मिनट के बीच कुछ हद तक तेज गति से काम कर सकता है, जिसमें नाजुक जैविक अणुओं के महत्वपूर्ण विश्लेषण के लिए ऑपरेशन के तापमान और गति दोनों को विनियमित करने के लिए एक उपकरण शामिल है। ये सेंट्रीफ्यूज तीन रोटार का उपयोग करते हैं: निश्चित कोण, स्विंगिंग बाल्टी, और ऊर्ध्वाधर। इनका उपयोग डीएनए और आरएनए शुद्धिकरण, उपकोशिकीय विभाजन और माइटोकॉन्ड्रिया जैसे सेलुलर घटकों को अलग करने के लिए किया जाता है।

ultracentrifuge

यह एक अत्यधिक विकसित और परिष्कृत सेंट्रीफ्यूज है जो छोटे अणुओं को अलग कर सकता है जिन्हें पारंपरिक सेंट्रीफ्यूज तेज गति से अलग नहीं कर सकते हैं। अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज रोटर की गति 60,000 से 150,000 आरपीएम तक हो सकती है। वे नमूनों को समूहों में या सतत प्रवाह प्रणालियों के रूप में चलाते हैं और बड़े होते हैं। न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन के शुद्धिकरण के लिए आणविक जीव विज्ञान और जैव रसायन के क्षेत्र में अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज अपरिहार्य हैं।

सेंट्रीफ्यूज मशीन के घटक

रोटर का परिचय

रोटर नमूनों को अलग करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सेंट्रीफ्यूज का मुख्य घटक है, और इसकी गति रोटर की सामग्री और ताकत पर निर्भर करती है। कम गति वाले सेंट्रीफ्यूज आमतौर पर मजबूत लेकिन हल्के सुपर-हार्ड एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग करते हैं, जबकि अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग करते हैं। आम तौर पर, एक ही प्रकार के सेंट्रीफ्यूज के लिए, हल्के और छोटी क्षमता वाले रोटर उच्च गति पर घूमते हैं, जबकि भारी रोटर कम गति पर घूमते हैं। सेंट्रीफ्यूज में अक्सर विभिन्न रोटर आकार होते हैं, प्रत्येक अलग-अलग केन्द्रापसारक बल क्षेत्रों और अवसादन दूरी को दर्शाते हैं। पृथक्करण आवश्यकताओं के आधार पर रोटर्स का उचित चयन व्यावहारिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है।

रोटर्स के सामान्य प्रकार

निश्चित कोण रोटर : ये रोटर ट्यूबों को ऊर्ध्वाधर से 14 से 40° के कोण पर इस प्रकार पकड़ते हैं कि कण रेडियल रूप से बाहर की ओर बढ़ते हुए कम दूरी तय करते हैं और विभेदक सेंट्रीफ्यूजेशन में उपयोग किए जाते हैं।

स्विंगिंग बकेट रोटर्स : ये रोटर्स, सेंट्रीफ्यूज ट्यूबों के साथ, त्वरण के समय एक क्षैतिज स्थिति में घूमते हैं, जिससे कण लंबी दूरी तय करते हैं, जिससे गोली से सतह पर तैरनेवाला को अलग करना आसान हो जाता है। इस प्रकार की मोटरों का उपयोग घनत्व ढाल अपकेंद्रित्र में किया जाता है।

लंबवत रोटर्स : ये ट्यूबों को लंबवत रखते हैं, यानी, मोटर अक्ष के समानांतर, और कण अलग होने के लिए कम अवधि के साथ कम दूरी तय करते हैं। इसका उपयोग आइसोपाइक्निक और घनत्व ढाल पृथक्करण के लिए किया जाता है।

सेंट्रीफ्यूज के मुख्य तकनीकी पैरामीटर और प्रदर्शन सूचकांक

1. अधिकतम गति: सेंट्रीफ्यूज रोटर द्वारा प्राप्त की जाने वाली उच्चतम घूर्णी गति, जिसे आरपीएम में मापा जाता है।

2. अधिकतम केन्द्रापसारक बल: अपकेंद्रित्र द्वारा उत्पन्न अधिकतम सापेक्ष केन्द्रापसारक बल (आरसीएफ), 'जी' में मापा जाता है।

3. अधिकतम क्षमता: अधिकतम नमूना मात्रा जिसे एक सेंट्रीफ्यूजेशन चक्र में संसाधित किया जा सकता है, आमतौर पर 'm×n' के रूप में दर्शाया जाता है। (यहां, 'एम' एक बार में समायोजित अपकेंद्रित्र ट्यूबों की अधिकतम संख्या को दर्शाता है, और 'एन' अधिकतम नमूना मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है जिसे दो सेंट्रीफ्यूज ट्यूबों में अलग किया जा सकता है, जिसे 'एमएल' में मापा जाता है।)

4. स्पीड रेंज (स्पीड सेटिंग रेंज): सेंट्रीफ्यूज पर रोटर गति की समायोज्य रेंज।

5. तापमान नियंत्रण रेंज: नमूना तापमान की सीमा जिसे सेंट्रीफ्यूज ऑपरेशन के दौरान नियंत्रित किया जा सकता है।

6. ऑपरेटिंग वोल्टेज: सेंट्रीफ्यूज को संचालित करने के लिए आवश्यक वोल्टेज।

7. बिजली की खपत: आमतौर पर सेंट्रीफ्यूज मोटर की रेटेड शक्ति को संदर्भित करता है।

सेंट्रीफ्यूज के अनुप्रयोग और रखरखाव

उच्च घूर्णी गति और सेंट्रीफ्यूज द्वारा उत्पन्न पर्याप्त केन्द्रापसारक बल के कारण, यदि उनका अनुचित तरीके से उपयोग किया जाता है या नियमित निरीक्षण और रखरखाव की कमी होती है, तो गंभीर दुर्घटनाएँ हो सकती हैं। इसलिए, उपयोग के दौरान संचालन प्रक्रियाओं और रखरखाव का सख्ती से पालन किया जाना चाहिए।

1. संतुलन रखें : सेंट्रीफ्यूज ट्यूब और उनकी सामग्री को पहले से संतुलित किया जाना चाहिए और सममित रूप से रखा जाना चाहिए। यह सुनिश्चित करने के लिए कि लोड रोटर के चारों ओर समान रूप से वितरित है, रोटर में कभी भी विषम संख्या में ट्यूब लोड नहीं की जानी चाहिए।

2. उचित समाधान लोड करें : खुले सेंट्रीफ्यूज को अत्यधिक समाधान के साथ लोड नहीं किया जाना चाहिए ताकि इसे सेंट्रीफ्यूजेशन के दौरान बाहर जाने से रोका जा सके, जिससे रोटर असंतुलन, जंग या संक्षारण हो।

3. निरीक्षण करते रहें : सेंट्रीफ्यूजेशन प्रक्रिया के दौरान, सेंट्रीफ्यूज पर लगे उपकरणों का लगातार निरीक्षण किया जाना चाहिए ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि वे ठीक से काम कर रहे हैं या नहीं। यदि कोई असामान्य घटना होती है, तो मशीन को निरीक्षण के लिए तुरंत रोक दिया जाना चाहिए और खराबी को तुरंत दूर किया जाना चाहिए। जब तक मूल कारण की पहचान नहीं हो जाती तब तक इसे जारी नहीं रखना चाहिए।

4. प्रत्येक उपयोग से पहले निरीक्षण : संतुलन बनाए रखने के लिए किसी भी विदेशी वस्तु और गंदगी के लिए रोटर एपर्चर का सख्ती से निरीक्षण किया जाना चाहिए। किसी क्षति या घिसाव के लक्षण के लिए रोटर की भी जाँच की जानी चाहिए।

5. प्लास्टिक ट्यूबों पर ध्यान दें : प्लास्टिक सेंट्रीफ्यूज ट्यूबों की उपयोग आवृत्ति को नियंत्रित करें और मिलान विनिर्देशों की जांच करें। विभिन्न प्रकार के सेंट्रीफ्यूज ट्यूबों में अलग-अलग भौतिक गुण और अधिकतम गति सीमाएं होती हैं।

6. प्री-कूलिंग : जब नमूनों को कम तापमान पर सेंट्रीफ्यूज किया जाता है, तो एक निश्चित अवधि के लिए प्री-कूलिंग आवश्यक होती है।

7. नियमित रखरखाव : सेंट्रीफ्यूज के मुख्य भाग की क्षैतिजता को हर तीन महीने में एक बार कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। जब नियमित उपयोग में न हो तो इसे प्रति माह 1 से 2 बार धीमी गति से शुरू करना चाहिए, हर बार 0.5 घंटे के लिए।

सामान्य अपकेंद्रित्र विफलताएँ और समस्या निवारण विधियाँ

सामान्य विफलताएँ

1. मोटर नहीं चल रही है

2. मोटर निर्धारित गति तक पहुँचने में विफल रहता है

3. रोटर क्षति

4. फ्रीजर का चालू न होना या खराब कूलिंग प्रदर्शन

5. सेंट्रीफ्यूज बॉडी से अत्यधिक कंपन या असामान्य शोर

समस्या निवारण के तरीके

मोटर नहीं चलने के लिए

1. मुख्य पावर इंडिकेटर लाइट चालू नहीं है: जांचें कि क्या फ्यूज उड़ गया है, और पावर कॉर्ड, प्लग और सॉकेट के बीच अच्छा संपर्क सुनिश्चित करें।

2. मुख्य पावर इंडिकेटर लाइट चालू है लेकिन मोटर चालू नहीं हो पा रही है:

(1) जांचें कि क्या बैंड स्विच या पोर्सिलेन वेरिएबल रेसिस्टर क्षतिग्रस्त है, या यदि उनके कनेक्टिंग तार काट दिए गए हैं।

(2) चुंबकीय क्षेत्र कॉइल में डिस्कनेक्ट किए गए या आंतरिक रूप से शॉर्ट-सर्किट किए गए कनेक्शन की जांच करें।

3. वैक्यूम पंप गेज और तेल दबाव संकेतक मूल्यों की जांच करें।

मोटर के लिए निर्धारित गति तक पहुँचने में असफल होना

1. ड्राइव शाफ्ट क्षति या रुकावट। इसे तुरंत साफ किया जाना चाहिए और बदला जाना चाहिए।

2. अच्छा संपर्क सुनिश्चित करने के लिए कम्यूटेटर और ब्रश को साफ करें, या उन्हें बदल दें।

3. रोटर कॉइल वाइंडिंग में किसी शॉर्ट सर्किट या ओपन सर्किट की जांच करें।

रोटर क्षति के लिए

1. रोटर हेड धातु की थकान, ओवरस्पीड, ओवरस्ट्रेस, रासायनिक संक्षारण, अनुचित चयन, ऑपरेशन के दौरान असंतुलित उपयोग और तापमान नियंत्रण विफलता जैसे कारकों के कारण सेंट्रीफ्यूज ट्यूब को तोड़ सकते हैं, जिससे नमूना रिसाव और रोटर हेड क्षति हो सकती है। इलेक्ट्रिक मोटर में ऊपरी और निचले बीयरिंग होते हैं जिन्हें समय-समय पर स्नेहन (हर छह महीने या सालाना) की आवश्यकता होती है।

2. ऑपरेटरों को परिचालन प्रक्रियाओं में कुशल होना चाहिए, उपयुक्त सेंट्रीफ्यूज ट्यूब और रोटर हेड का सही चयन करना चाहिए, और रोटर हेड के उपयोग के लिए सुरक्षा कारकों और वारंटी अवधि का पालन करना चाहिए।

फ़्रीज़र के शुरू न होने या ख़राब कूलिंग प्रदर्शन के लिए

1. बिजली की विफलता, पावर कॉर्ड और फ़्यूज़ की अलग से जाँच करें।

2. कम वोल्टेज सुरक्षा उपकरणों को ट्रिगर करता है जो फ्रीजर को चालू होने से रोकता है।

3. जब पावर वोल्टेज 180V से 190V तक गिर जाता है, तो फ्रीजर शुरू नहीं हो पाता है, जिससे कूलिंग दक्षता प्रभावित होती है।

4. खराब वेंटिलेशन प्रदर्शन शीतलन दक्षता को भी प्रभावित कर सकता है।

सेंट्रीफ्यूज बॉडी से अत्यधिक कंपन या असामान्य शोर के लिए

1. सेंट्रीफ्यूज ट्यूबों का वजन असंतुलित होता है, और उन्हें विषम रूप से रखा जाता है।

2. रोटर छेद में विदेशी वस्तुएं हैं, लोड असंतुलित है, या अयोग्य ट्यूब स्लीव्स का उपयोग किया जाता है।

3. रोटर शाफ्ट के ऊपरी सिरे पर फिक्सिंग नट ढीला है, जिससे रोटर शाफ्ट में घर्षण या झुकाव होता है।

4. मोटर रोटर के चुंबकीय क्षेत्र के केंद्र में न होने से शोर उत्पन्न होगा।

5. बेस पर डैम्पिंग स्प्रिंग्स के फिक्सिंग स्क्रू ढीले हैं, या स्प्रिंग्स में से एक टूट गया है।

6. रोटर ही क्षतिग्रस्त है.