Центрифуга је кључни научни уређај који користи центрифугалну силу за раздвајање супстанци на основу густине, што је неопходно у областима као што су хемија, биохемија и молекуларна биологија. Долази у варијантама ниске, високе и ултра-брзине, при чему су брзина ротације и капацитет кључни фактори. Придржавање строгих безбедносних процедура је императив током рада.
Чланак ће представити центрифуге из следећих тачака:
Радна теорија машине за центрифугирање
Класификација машина за центрифугирање
Компоненте машине за центрифугу
Главни технички параметри и индекси перформанси центрифуга
Примене и одржавање центрифуга
Уобичајени кварови центрифуге и методе за решавање проблема
Радна теорија машине за центрифугирање
Општи принцип
Принцип рада центрифуге заснива се на примени центрифугалне силе.
Центрифуга се окреће великом брзином, узрокујући да се супстанце различите густине или величине честица у смеши одвајају. Гушће или веће честице се потискују на спољну ивицу, док оне лакше или мање остају ближе центру.
Овај принцип се широко користи у разним областима као што су медицина, наука и индустрија.
Специфиц Метходс
л Метода центрифугирања диференцијалне брзине
Овај метод користи разлике у брзинама седиментације различитих честица у пољу центрифугалне силе. Под истим условима центрифугирања, континуираним повећањем релативне центрифугалне силе, честице различитих величина и облика у неуједначеној смеши се таложе корак по корак. Углавном се користи за одвајање општих и специјалних узорака, као што су органеле и вируси.
л Метода центрифугирања изогустине
Узорак се подвргава центрифугалној преципитацији или седиментационој равнотежи у одређеном инертном градијенту медијума. Под дејством одређене центрифугалне силе, честице се распоређују на одређене специфичне позиције у градијентној течности, што резултира раздвајањем различитих зона.
Класификација машина за центрифугирање
Према намени: тип припреме, аналитички тип и тип двоструке намене за припрему и анализу
Према брзини: мале брзине, велике брзине, ултрацентрифуге итд.
Према структури: Може се поделити на стони тип, микро-тип са више цеви, тип ћелијског размаза, тип за прање крви, расхладни тип велике брзине, расхладни тип великог капацитета ниске брзине, аутоматска центрифуга за равнотежу ниске брзине на клупи итд.
Врсте центрифуга
Центрифуга мале брзине
Они се често користе у лабораторијама за рутинско сортирање честица које раде при максималној брзини од 4000-5000 о/мин. Постоји неколико случајева регулације температуре и често раде на собној температури. Ове центрифуге користе типове ротора који се окрећу и са фиксним углом, који се користе за одвајање плазме и серума, као и компоненти попут цереброспиналне течности, плеуралне и перитонеалне течности и урина.
Центрифуга велике брзине
Може да ради на нешто бржим брзинама у распону од 15.000 до 30.000 обртаја у минути, садржи уређај за регулисање и температуре и брзине операције за критичку анализу деликатних биолошких молекула. Ове центрифуге користе три ротора: фиксни угао, кашику која се окреће и вертикални. Користе се за пречишћавање ДНК и РНК, субћелијско фракционисање и изоловање ћелијских компоненти попут митохондрија.
Ултрацентрифуга
То је високо развијена и софистицирана центрифуга која може да одвоји мале молекуле које конвенционалне центрифуге не могу да раздвоје великом брзином. Брзине ротора ултрацентрифуге могу се кретати од 60.000 до 150.000 о/мин. Они покрећу узорке у групама или као системе са континуираним протоком и већи су. Ултрацентрифуге су незаменљиве у области молекуларне биологије и биохемије за пречишћавање нуклеинских киселина и протеина.
Компоненте машине за центрифугу
Увођење ротора
Ротор је главна компонента центрифуге која се користи за одвајање узорака, а његова брзина зависи од материјала и снаге ротора. Центрифуге мале брзине обично користе јаке, али лагане супер-тврде легуре алуминијума, док ултрацентрифуге користе легуре титанијума. Генерално, за центрифуге истог типа, ротори који су лакши и мањег капацитета окрећу се при већим брзинама, док се тежи ротори окрећу при мањим брзинама. Центрифуге често имају различите облике ротора, од којих сваки одражава различита поља центрифугалне силе и растојања седиментације. Правилан избор ротора на основу захтева за одвајање је кључан у практичним применама.
Уобичајени типови ротора
Ротори са фиксним углом : Ови ротори држе цеви под углом од 14 до 40° у односу на вертикалу, тако да честице путују кратку удаљеност док се крећу радијално ка споља и користе се у диференцијалном центрифугирању.
Ротори са ротирајућим кашикама : Ови ротори, заједно са центрифугалним цевима, закрећу се у хоризонтални положај током времена убрзања тако да честице путују већу удаљеност, чиме се олакшава одвајање супернатанта од пелета. Ови типови мотора се користе у центрифугирању са градијентом густине.
Вертикални ротори : Они држе цеви вертикално, тј. паралелно са осовином мотора, а честице се крећу на краће удаљености са краћим периодима за раздвајање. Користи се за изопикничко одвајање и одвајање градијента густине.
Главни технички параметри и индекси перформанси центрифуга
1. Максимална брзина: Највећа брзина ротације коју може постићи ротор центрифуге, мерена у о/мин.
2. Максимална центрифугална сила: Максимална релативна центрифугална сила (РЦФ) коју генерише центрифуга, мерена у 'г'.
3. Максимални капацитет: Максимална запремина узорка која се може обрадити у једном циклусу центрифугирања, обично представљена као 'м×н'. (Овде, 'м' означава максималан број центрифугалних епрувета смештених одједном, а 'н' представља максималну запремину узорка која се може раздвојити у две центрифугалне епрувете, мерено у 'мл'.)
4. Опсег брзине (опсег подешавања брзине): подесиви опсег брзина ротора на центрифуги.
5. Опсег контроле температуре: Опсег температура узорка који се могу контролисати током рада центрифуге.
6. Радни напон: Напон потребан за рад центрифуге.
7. Потрошња енергије: Обично се односи на називну снагу мотора центрифуге.
Примене и одржавање центрифуга
Због велике брзине ротације и значајне центрифугалне силе коју стварају центрифуге, може доћи до озбиљних незгода ако се неправилно користе или ако им недостаје редовна провера и одржавање. Због тога се процедуре рада и одржавања морају стриктно придржавати током употребе.
1. Одржавајте равнотежу : епрувете за центрифугирање и њихов садржај морају бити унапред избалансирани и постављени симетрично. Непаран број цеви се никада не сме стављати у ротор како би се осигурало да је оптерећење равномерно распоређено око ротора.
2. Убаците одговарајуће решење : отворену центрифугу не треба пунити прекомерним раствором како би се спречило да се избаци током центрифугирања, узрокујући неравнотежу ротора, рђу или корозију.
3. Задржите посматрање : током процеса центрифугирања, инструменте на центрифуги треба стално посматрати како би се утврдило да ли исправно функционишу. Ако дође до било какве ненормалности, машину треба одмах зауставити ради провере и кварове треба одмах отклонити. Не сме да настави са радом док се не идентификује основни узрок.
4. Инспекција Пре сваке употребе : отворе ротора треба стриктно проверити да ли има страних предмета и прљавштине да би се одржала равнотежа. Ротор такође треба проверити да ли има знакова оштећења или хабања.
5. Обратите пажњу на пластичне цеви : контролишите учесталост употребе пластичних епрувета за центрифугирање и проверите одговарајуће спецификације. Различити типови центрифугалних цеви имају различите особине материјала и ограничења максималне брзине.
6. Претходно хлађење : када се узорци центрифугирају на ниским температурама, потребно је претходно хлађење током одређеног временског периода.
7. Редовно одржавање : Хоризонталност главног тела центрифуге треба калибрисати једном свака три месеца. Када се не користи редовно, треба га покренути малом брзином 1 до 2 пута месечно, сваки пут по 0,5 сата.
Уобичајени кварови центрифуге и методе за решавање проблема
Уобичајени неуспеси
1. Мотор не ради
2. Мотор не постиже номиналну брзину
3. Оштећење ротора
4. Неуспешно покретање замрзивача или лоше перформансе хлађења
5. Прекомерне вибрације или необична бука из тела центрифуге
Методе за решавање проблема
За мотор који не ради
1. Главни индикатор напајања није укључен: Проверите да ли је осигурач прегорео и обезбедите добар контакт између кабла за напајање, утикача и утичнице.
2. Главни индикатор напајања је укључен, али мотор не може да се покрене:
(1) Проверите да ли су прекидач траке или порцелански променљиви отпорник оштећени, или да ли су њихове прикључне жице искључене.
(2) Проверите да ли су у калему магнетног поља искључене или интерно кратко спојене везе.
3. Проверите вредности мерача вакуум пумпе и индикатора притиска уља.
За мотор који не постиже номиналну брзину
1. Оштећење или запрека погонског вратила. Треба га одмах очистити и заменити.
2. Очистите комутатор и четке да бисте осигурали добар контакт или их замените.
3. Проверите да ли има кратких спојева или отворених струјних кола у намотајима намотаја ротора.
За оштећење ротора
1. Главе ротора могу покидати цеви центрифуге због фактора као што су замор метала, превелика брзина, преоптерећење, хемијска корозија, неправилан избор, неуравнотежена употреба током рада и неуспех у контроли температуре, што доводи до цурења узорка и оштећења главе ротора. Електромотор има горњи и доњи лежај који захтевају периодично подмазивање (сваких шест месеци или годишње).
2. Оператери морају да буду вешти у оперативним процедурама, да правилно изаберу одговарајуће цеви за центрифугирање и главе ротора, и да се придржавају безбедносних фактора и гарантних периода за употребу главе ротора.
За неуспех у покретању замрзивача или лоше перформансе хлађења
1. Нестанак струје, проверите кабл за напајање и осигураче одвојено.
2. Низак напон покреће сигурносне уређаје који спречавају покретање замрзивача.
3. Када напон напајања падне на 180В до 190В, замрзивач не може да се покрене, што утиче на ефикасност хлађења.
4. Лоше перформансе вентилације такође могу утицати на ефикасност хлађења.
За прекомерне вибрације или неуобичајену буку из тела центрифуге
1. Тежина центрифугалних епрувета је неуравнотежена и постављене су асиметрично.
2. У рупама ротора има страних предмета, оптерећење је неуравнотежено или се користе неквалификоване чауре за цеви.
3. Матица за причвршћивање на горњем крају осовине ротора је лабава, што узрокује трење или савијање осовине ротора.
4. Ротор мотора који није у центру магнетног поља ствараће буку.
5. Вијци за причвршћивање пригушних опруга на бази су олабављени или је једна од опруга поломљена.
6. Сам ротор је оштећен.
