Uma centrífuga é um dispositivo científico crucial que usa força centrífuga para separar substâncias baseadas na densidade, essenciais em áreas como química, bioquímica e biologia molecular. Ele vem em variantes baixas, altas e de ultra-velocidade, com velocidade de rotação e capacidade sendo fatores-chave. A adesão a procedimentos rigorosos de segurança é imperativa durante a operação.
O artigo apresentará centrífugas dos seguintes pontos:
Teoria de trabalho da máquina de centrífuga
Classificação da máquina de centrífuga
Componentes da máquina de centrífuga
Principais parâmetros técnicos e índices de desempenho de centrífugas
Aplicações e manutenção de centrífugas
Falhas comuns de centrífuga e métodos de solução de problemas
Teoria de trabalho da máquina de centrífuga
Princípio geral
O princípio de trabalho de uma centrífuga é baseado na aplicação da força centrífuga.
A centrífuga gira em alta velocidade, causando substâncias de diferentes densidades ou tamanhos de partículas em uma mistura para se separar. As partículas mais densas ou maiores são forçadas à borda externa, enquanto as mais claras ou menores permanecem mais próximas do centro.
Esse princípio é amplamente utilizado em vários campos, como medicina, ciência e indústria.
Métodos específicos
l Método de centrifugação de velocidade diferencial
Este método utiliza as diferenças nas taxas de sedimentação de diferentes partículas em um campo de força centrífugo. Sob as mesmas condições de centrifugação, aumentando continuamente a força centrífuga relativa, partículas de diferentes tamanhos e formas em uma mistura não uniforme são precipitadas passo a passo. É usado principalmente para a separação de amostras gerais e especiais, como organelas e vírus.
l Método de centrifugação de isodensidade
A amostra sofre precipitação centrífuga ou equilíbrio de sedimentação em um certo meio de gradiente inerte. Sob a ação de uma certa força centrífuga, as partículas são distribuídas a certas posições específicas no líquido do gradiente, resultando na separação de diferentes zonas.
Classificação da máquina de centrífuga
De acordo com o objetivo: tipo de preparação, tipo analítico e tipo de dupla fins para preparação e análise
De acordo com a velocidade: baixa velocidade, alta velocidade, ultracentrifugas, etc.
De acordo com a estrutura: pode ser dividido no tipo de bancada, micro tipo multi-tubo, tipo de esfregaço de célula, tipo de lavagem de sangue, tipo de refrigeração de alta velocidade, tipo de refrigeração de baixa velocidade de baixa velocidade, centrífuga de equilíbrio automático de baixa velocidade, etc.
Tipos de centrífugas
Centrífuga de baixa velocidade
Estes são freqüentemente usados em laboratórios para classificação de partículas de rotina operados a uma velocidade máxima de 4000-5000 rpm. Existem poucos casos de regulação da temperatura e geralmente operados à temperatura ambiente. Essas centrífugas empregam tipos de balde e rotor de ângulo fixo, usados para separar o plasma e o soro, bem como componentes como líquido cefalorraquidiano, fluidos pleurais e peritoneais e urina.
Centrífuga de alta velocidade
Ele pode funcionar a taxas um pouco mais rápidas, variando entre 15.000 e 30.000 revoluções por minuto, contendo um dispositivo para regular a temperatura e a velocidade da operação para a análise crítica de delicadas moléculas biológicas. Essas centrífugas empregam três rotores: ângulo fixo, balde girando e vertical. Eles são usados para purificação de DNA e RNA, fracionamento subcelular e isolando componentes celulares como mitocôndrias.
Ultracentrífuga
É uma centrífuga altamente desenvolvida e sofisticada que pode separar pequenas moléculas que as centrífugas convencionais não podem separar a uma taxa rápida. As velocidades do rotor ultracentríficu podem variar de 60.000 a 150.000 rpm. Eles executam amostras em grupos ou como sistemas de fluxo contínuo e são maiores. Os ultracentrifugos são indispensáveis no reino da biologia molecular e bioquímica para a purificação de ácidos nucleicos e proteínas.
Componentes da máquina de centrífuga
A introdução do rotor
O rotor é o componente central de uma centrífuga usada para separar amostras e sua velocidade depende do material e força do rotor. As centrífugas de baixa velocidade normalmente usam ligas de alumínio super duras fortes, porém leves, enquanto os ultracentrifugos usam ligas de titânio. Geralmente, para centrífugas do mesmo tipo, os rotores mais leves e têm capacidades menores giram em velocidades mais altas, enquanto os rotores mais pesados giram em velocidades mais baixas. As centrífugas geralmente têm várias formas de rotor, cada uma refletindo diferentes campos de força centrífuga e distâncias de sedimentação. A seleção adequada dos rotores com base nos requisitos de separação é crucial em aplicações práticas.
Tipos comuns de rotores
Rotores de ângulo fixo : esses rotores mantêm os tubos em um ângulo de 14 a 40 ° na vertical, de modo que as partículas viajam a uma curta distância enquanto se movem radialmente para fora e são usadas na centrifugação diferencial.
Rotores de balde balançando : esses rotores, juntamente com os tubos de centrífuga, balançam para uma posição horizontal durante o tempo de aceleração, de modo que as partículas percorrem uma distância mais longa, facilitando assim a separação mais fácil de sobrenadante do pellet. Esses tipos de motores são empregados na centrifugação do gradiente de densidade.
Rotores verticais : eles mantêm os tubos verticalmente, ou seja, paralelo ao eixo do motor, e as partículas se movem distâncias mais curtas com períodos mais curtos para separação. É usado para separação isopicnica e de gradiente de densidade.
Principais parâmetros técnicos e índices de desempenho de centrífugas
1. Velocidade máxima: A maior velocidade de rotação alcançável pelo rotor de centrífuga, medida em rpm.
2. Força Centrífuga Máxima: A força centrífuga relativa máxima (RCF) gerada pela centrífuga, medida em 'g '.
3. Capacidade máxima: O volume máximo de amostra que pode ser processado em um ciclo de centrifugação, normalmente representado como 'm × n '. (Aqui, 'M ' indica o número máximo de tubos de centrífuga acomodados de uma só vez e 'n ' representa o volume máximo de amostra que pode ser separado em dois tubos de centrifugação, medidos em 'ml '.)
4. Faixa de velocidade (faixa de configuração de velocidade): A faixa ajustável das velocidades do rotor na centrífuga.
5. Faixa de controle de temperatura: A gama de temperaturas da amostra que podem ser controladas durante a operação de centrifugação.
6. Tensão operacional: A tensão necessária para a centrífuga operar.
7. Consumo de energia: normalmente se refere à potência nominal do motor de centrífuga.
Aplicações e manutenção de centrífugas
Devido à alta velocidade de rotação e à força centrífuga substancial gerada por centrífugas, acidentes graves podem ocorrer se forem utilizados de forma inadequada ou não terem inspeção e manutenção regulares. Portanto, os procedimentos de operação e manutenção devem ser estritamente respeitados durante o uso.
1. Mantenha o equilíbrio : os tubos de centrífuga e seu conteúdo devem ser equilibrados com antecedência e colocados simetricamente. Um número ímpar de tubos nunca deve ser carregado no rotor para garantir que a carga seja distribuída uniformemente ao redor do rotor.
2. Carga Solução adequada : A centrífuga aberta não deve ser carregada com solução excessiva para impedir que ela seja lançada durante a centrifugação, causando desequilíbrio, ferrugem ou corrosão do rotor.
3. Mantenha a observação : Durante o processo de centrifugação, os instrumentos na centrífuga devem ser constantemente observados para determinar se eles estão funcionando corretamente. Se ocorrer algum anormal, a máquina deve ser interrompida imediatamente para inspeção e os mau funcionamento devem ser prontamente eliminados. Não deve continuar operando até que a causa raiz seja identificada.
4. Inspeção antes de cada um usando : As aberturas do rotor devem ser estritamente inspecionadas quanto a quaisquer objetos e sujeira estranhos para manter o equilíbrio. O rotor também deve ser verificado quanto a quaisquer sinais de dano ou desgaste.
5. Preste atenção aos tubos de plástico : controle a frequência de uso de tubos de centrífuga plástica e verifique as especificações correspondentes. Diferentes tipos de tubos de centrífuga têm propriedades de material diferentes e limites máximos de velocidade.
6. Pré-resfriamento : Ao centrifugando amostras a baixas temperaturas, é necessário pré-resfriamento por um certo período de tempo.
7. Manutenção regular : A horizontalidade do corpo principal da centrífuga deve ser calibrada uma vez a cada três meses. Quando não estiver em uso regular, ele deve ser iniciado em baixa velocidade por 1 a 2 vezes por mês, cada vez por 0,5 horas.
Falhas comuns de centrífuga e métodos de solução de problemas
Falhas comuns
1. O motor não está funcionando
2. O motor não atinge a velocidade nominal
3. Dano do rotor
4. Falha no freezer no início ou desempenho de resfriamento ruim
5. Vibração excessiva ou ruído incomum do corpo de centrífuga
Métodos de solução de problemas
Para o motor não funcionando
1. Luz indicadora de energia principal não acesa: verifique se o fusível é soprado e garanta um bom contato entre o cabo de alimentação, o plugue e o soquete.
2. A luz indicadora de energia principal acesa, mas o motor não pode iniciar:
(1) Verifique se o interruptor da banda ou o resistor variável de porcelana está danificado ou se seus fios de conexão estão desconectados.
(2) Verifique se há conexões desconectadas ou internas de curto-circuito na bobina do campo magnético.
3. Verifique os valores do indicador de pressão da bomba de vácuo e da pressão do óleo.
Para o motor que não atinge a velocidade nominal
1. Dano no eixo de acionamento ou obstrução. Deve ser limpo e substituído prontamente.
2. Limpe o comutador e os pincéis para garantir um bom contato ou substituí -los.
3. Verifique se há curtos circuitos ou circuitos abertos nos enrolamentos da bobina do rotor.
Para dano ao rotor
1. As cabeças do rotor podem romper os tubos de centrífuga devido a fatores como fadiga de metal, velocidade excessiva, excesso de estresse, corrosão química, seleção inadequada, uso desequilibrado durante a operação e falha de controle de temperatura, levando ao vazamento de amostra e da cabeça da cabeça do rotor. O motor elétrico possui rolamentos superior e inferior que requerem lubrificação periódica (a cada seis meses ou anualmente).
2. Os operadores devem ser proficientes em procedimentos operacionais, selecione corretamente os tubos de centrífuga adequados e as cabeças do rotor e aderir a fatores de segurança e períodos de garantia para o uso da cabeça do rotor.
Para falha no freezer ou desempenho de resfriamento ruim
1. Falha de energia, verifique o cabo de alimentação e os fundos separadamente.
2. A baixa tensão aciona dispositivos de segurança que impedem o início do freezer.
3. Quando a tensão de energia cai para 180V a 190V, o freezer não pode começar, afetando a eficiência de resfriamento.
4. O mau desempenho da ventilação também pode afetar a eficiência de resfriamento.
Para vibração excessiva ou ruído incomum do corpo de centrífuga
1. O peso dos tubos de centrífuga é desequilibrado e é colocado assimetricamente.
2. Existem objetos estranhos nos orifícios do rotor, a carga é desequilibrada ou as mangas de tubo não qualificadas são usadas.
3. A porca de fixação na extremidade superior do eixo do rotor está solta, causando atrito ou flexão do eixo do rotor.
4. O rotor do motor não está no centro do campo magnético gerará ruído.
5. Os parafusos de fixação das molas de amortecimento na base estão soltos ou uma das molas é quebrada.
6. O próprio rotor está danificado.
